ARCHIVÉ - Plastiques plus légers, plus robustes et plus «  écologiques  »

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Le 05 février 2005 — Ottawa (Ontario)

Dans le film « Le Lauréat » de 1967, un jeune et désorienté Dustin Hoffman recevait le mémorable conseil de se trouver un emploi dans l'industrie des plastiques. Ce conseil était sage si l'on songe qu'aujourd'hui, cette industrie figure au quatrième rang parmi les plus grandes des États-Unis, compte tenu de l'importance de ses expéditions.

Mousse à cellules ouvertes d'un bio-polymère obtenu par conditionnement au CO2 à température ambiante. (Ce projet résulte de la collaboration entre Victoria Nawaby, Abdiaziz Farah, Xia Liao et Mike Day de l'ITPCE-CNRC et le professeur William Pietro, Ph. D., du département de chimie de l'Université York)
Mousse à cellules ouvertes d'un bio-polymère obtenu par conditionnement au CO2 à température ambiante. (Ce projet résulte de la collaboration entre Victoria Nawaby, Abdiaziz Farah, Xia Liao et Mike Day de l'ITPCE-CNRC et le professeur William Pietro, Ph. D., du département de chimie de l'Université York)

Aussi imposante que soit l'industrie des plastiques, il reste néanmoins place à amélioration. En effet, la plupart des plastiques disponibles sur le marché proviennent du pétrole et de ses dérivés, ressource à la fois limitée et qui ne se renouvellera pas. Cette simple constatation explique les efforts pour conserver cette ressource, pour découvrir de nouvelles sources de plastique et pour améliorer les procédés de fabrication. De meilleurs matériaux et procédés de fabrication devraient déboucher sur des méthodes moins « énergivores » et plus soutenables qui donneront des produits plus légers, résistants et durables. Des pièces de plastique plus légères et plus robustes pourraient donner lieu à des économies d'énergie appréciables, en particulier dans le secteur de l'automobile, tout en réduisant les émissions de gaz à effet de serre (GES).

Fabriquer une meilleure mousse

Les plastiques plus légers et solides obtenus au moyen de méthodes plus soutenables s'allient aux travaux du CNRC pour donner des plastiques spéciaux et des mousses de polymère.

 
 
Les biopolymères
  
 

Des chercheurs du CNRC s'intéressent aux propriétés des plastiques faits de matière végétale renouvelable, tel le maïs. De concert avec l'Université d'Ottawa et une entreprise nippone, une équipe de l'ITPCE-CNRC a récemment présenté les résultats de ses travaux à l'Annual Technical Meeting of Society of Plastic Engineers (ANTEC). L'équipe tâche de créer des mousses de polymère uniques à partir d'un polymère du maïs baptisé acide polylactique.

  
 

Selon le Groupe Freedonia, la demande de mousse de plastique atteindra 7,8 milliards de livres en 2005, aux États-Unis. Malheureusement, les produits tels les chrorofluorocarbures et les hydrochlorofluorocarbures utilisés pour les fabriquer contribuent à la déplétion de la couche d'ozone . Des accords internationaux en prévoient l'abolition éventuelle. On comprend donc que l'industrie envisage sérieusement recourir à des procédés de fabrication moins dommageables pour l'environnement, dont l'usage de CO2.

Au dire de Mme Victoria Nawaby, de l'Institut de technologie des procédés chimiques et de l'environnement du CNRC (ITPCE-CNRC), il ne s'agit pas seulement de troquer un gaz pour un autre. Les variations de pression et de température les plus infimes affectent la solubilité du CO2, ce qui modifie parfois les propriétés de la mousse. C'est à ce point que les recherches du CNRC peuvent devenir déterminantes. « Plusieurs variables revêtent une importance considérable au niveau du conditionnement. Il faut bien les connaître pour réussir à obtenir le matériau souhaité », affirme la scientifique.

Les chercheurs de l'ITPCE-CNRC ont présenté un rapport sur les interactions d'un mélange de polymères et du CO2. Selon la concentration du mélange, la pression de saturation et la température du gaz, la mousse présente une structure ou une morphologie différente. Le groupe de recherche sur les polymères de l'ITPCE-CNRC (composé de Mike Day et Victoria Nawaby) s'est donc fortement concentré sur des expériences et des essais qui nous aideront à comprendre vraiment comment le CO2 réagit avec certains polymères disponibles dans le commerce, en vue d'en établir les applications éventuelles en biomédecine, dans l'industrie de l'automobile et en électronique.

Combiner de nouveaux matériaux et des procédés soutenables

Mousse à cellules hermétiques créée à l'ITPCE-CNRC par conditionnement d'un matériau thermoplastique au CO2 dans des conditions sous-critiques.
Mousse à cellules hermétiques créée à l'ITPCE-CNRC par conditionnement d'un matériau thermoplastique au CO2 dans des conditions sous-critiques.

Le travail ne se borne pas à fabriquer la mousse idéale. Victoria Nawaby souligne que si les techniques de production de mousse avec du CO2 aux conditions supercritiques (température et pression extrêmes) font l'objet de recherches considérables, l'équipe a aussi obtenu de bons résultats dans des conditions dites « sous-critiques ». En langage courant, ces conditions correspondent à celles qu'on trouve normalement à l'usine, ce qui nous ramène à la préoccupation première : réduire la consommation d'énergie et mettre au point des procédés soutenables. « Pour l'instant, la recherche reste en grande partie tournée vers l'état supercritique, mais on commence à s'interroger sur l'efficacité énergétique, signale la scientifique. Nous voulons nous concentrer sur les matériaux et les techniques de fabrication que l'industrie pourra adopter aisément et qui se traduiront par une moins grande dépense d'énergie. »

La mousse

À quoi ressemble la mousse idéale? Les cellules de petite taille, hermétiquement closes et espacées de manière régulière donneront un polymère extrêmement robuste qui intéressera l'industrie de l'automobile. La biomédecine, en revanche, privilégie les cellules plus ouvertes, connectées entre elles, car les éléments nutritifs et les substances biologiques circuleront plus facilement dans les cavités. Les travaux de l'ITPCE-CNRC portent sur les mousses convenant à ces deux applications.

Enfin, l'équipe de l'ITPCE-CNRC s'attend à des retombées supplémentaires du travail qu'elle poursuit en tandem avec des chercheurs de l'Institut de matériaux industriels du CNRC (IMI-CNRC).

Depuis plusieurs années, l'équipe de l'IMI-CNRC tente de perfectionner les techniques permettant de créer des plastiques nanocomposites à partir de nanoparticules d'argile. On sait que les nanocomposites accroissent de manière étonnante la résistance des polymères. L'an dernier, l'IMI-CNRC inaugurait d'ailleurs un partenariat avec l'industrie aux termes duquel un groupe de recherche mixte consacre toute son attention sur les nanocomposites afin d'en approfondir les possibilités d'application. On espère que les nano-argiles conféreront encore plus de robustesse aux matériaux faits de mousse très légère. On sait également que les nanoparticules favorisent la croissance de cellules dans la mousse, phénomène qui a pour nom la « nucléation ». L'an dernier, une équipe de l'ITPCE-CNRC oeuvrant de concert avec des chercheurs de l'Université d'Ottawa a été la seconde dans le monde à divulguer ses résultats sur les interactions fondamentales du CO2 avec les nanocomposites, domaine de recherche qui n'en est qu'à ses débuts.

Tout cela prouve que le conseil dispensé par l'industrie cinématographique en 1967 demeure vrai : les plastiques restent un secteur en pleine croissance promis à un long avenir.

Renseignements : Relations avec les médias
Conseil national de recherches Canada
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