Papiers de prochaine génération

L’importance de miser sur les fibres canadiennes de première qualité

L’innovation est nécessaire à la transformation de l’industrie forestière canadienne et à sa prospérité. C’est pourquoi l’un des objectifs de recherche du Programme des technologies transformatrices (PTT) administré par l’institut canadien de recherche forestière FPInnovations est de permettre l’innovation au sein du secteur des pâtes et papiers, qui a longtemps été l’un des piliers de l’industrie forestière canadienne.

La fibre ligneuse produite dans les forêts du Nord du Canada est différente de celle qui provient des arbres à croissance rapide des climats plus chauds, et ses caractéristiques uniques ont aidé le Canada à se tailler une place de chef de file mondial dans le domaine des pâtes et papiers. Cependant, au cours des dernières années, le pays a vu sa part de marché reculer dans ce secteur, entre autres en raison du faible coût du papier produit à partir des arbres à croissance rapide des forêts tropicales.

L’enjeu actuel est donc de trouver une méthode permettant de tirer avantage des fibres canadiennes de qualité supérieure et de produire des papiers qui pourront concurrencer le marché international d’aujourd’hui. FPInnovations a axé ses recherches dans deux domaines qui pourraient constituer des options prometteuses :

• Agents de charge pour papier. L’ajout d’agents de charge peu coûteux à la fibre canadienne résistante permet « d’étirer » le mélange et de réduire les coûts de production de manière notable.
• Nouveaux marchés. L’intégration de nouveaux marchés spécialisés permettrait aux producteurs de commercialiser de nouveaux produits en remplacement des produits conventionnels pour lesquels la demande est en baisse.

Le potentiel des agents de charge

Des minéraux peu coûteux comme l’argile, le carbonate de calcium et le gypse sont actuellement utilisés afin d’étirer la quantité de fibre de bois nécessaire à la production de papiers à taux de charge élevé. Les papiers d’impression canadiens contiennent habituellement entre 12 % et 28 % d’agents de charge, l’utilisation de ces agents dans une proportion plus élevée ayant jusqu’à présent entraîné des problèmes d’usinage lors de la production et une diminution de la résistance du papier.

Les chercheurs de FPInnovations seront bientôt en mesure de modifier la donne. En effet, ils évaluent depuis quelques années différentes méthodes permettant d’utiliser une proportion d’agents de charge aussi élevée que 50 % dans les papiers d’impression tout en conservant la résistance et la qualité du produit final. Jusqu’à présent, ils ont réalisé de grands progrès sur les points suivants :

• mise au point d’une pâte thermomécanique très résistante et nette, appropriée à la fabrication de papiers à taux de charge élevé (voir l’encadré);
• création et essai d’une variété de types d’agents de charge;
• traitement des agents de charge et de la fibre ligneuse à l’aide d’additifs permettant d’optimiser la résistance et la qualité d’impression.

FPInnovations a conçu de nouvelles technologies liées à chacun de ces domaines de recherche, qui en sont actuellement à la phase de commercialisation ou en voie de l’être, ce qui signifie qu’une prochaine génération de papiers d’impression canadiens aux prix concurrentiels pourrait voir le jour dans aussi peu que cinq ans.

Les produits de demain

Une autre stratégie permettant de tirer avantage de la fibre de bois canadienne est la diversification des marchés. Il est en effet essentiel pour les producteurs d’élargir leur offre de produits maintenant que le marché du papier d’impression a régressé à un point tel que la simple compétitivité des coûts ne représente plus une option.

La fibre canadienne est depuis longtemps reconnue pour sa résistance et sa densité et elle présente des avantages particuliers comparativement aux produits de la compétition lorsqu’il est question d’emballage et de papiers fonctionnels spécialisés. FPInnovations explore le potentiel offert par les nouveaux produits en utilisant des techniques avancées de microscopie et de modélisation mathématique permettant la conception de nouvelles structures et de nouvelles catégories de papier destinées à la production de papiers à haute performance.

Un autre secteur intriguant qui se prêterait à l’élaboration de nouveaux produits est celui des papiers bioactifs. L’ajout de matériaux bioactives au papier donne en effet un produit semblable à un capteur capable de détecter la présence de toxines, de pathogènes et d’autres substances. Les papiers bioactifs pourraient avoir de multiples applications, entre autres servir d’indicateurs de la qualité de l’eau ainsi qu’être utilisés dans la fabrication de masques faciaux et d’emballages alimentaires qui changeraient de couleur lorsque exposés à des microbes ou à la chaleur.

L’un des défis techniques les plus difficiles à relever lors de la conception de nouveaux produits de papier concerne la possibilité de leur donner des propriétés barrière, c’est-à-dire des propriétés rendant les matériaux de fibres imperméables à certaines substances comme les gaz, l’eau et les huiles. Les chercheurs explorent actuellement les possibilités offertes par les agents de charge nanométriques, la cellulose nanocristalline et d’autres polymères biologiques afin de découvrir des propriétés barrière uniques qui correspondront aux besoins de l’industrie.

Ensemble, ces avancées permettront l’émergence d’une prochaine génération de produits de papier canadiens; verte et diversifiée, cette ligne de produits sera digne des attentes élevées en matière de qualité du monde entier.