Nouveaux développements de la Grappe de recherche en bioproduits AgSci
Le groupe de recherche en bioproduits AgSci est une grappe de recherche nationale précommerciale financé en partie par le Programme Agri-science du Partenariat canadien pour l’agriculture du gouvernement du Canada, une initiative fédérale, provinciale et territoriale. L’objectif de la grappe est d’aider au développer de technologies pour les bioproduits industriels provenant du secteur de l’agriculture canadienne, créant ainsi de nouvelles possibilités pour les agriculteurs et les producteurs canadiens.
Le soutien du développement de la bioéconomie offre un avenir concurrentiel et durable pour le secteur de l’agriculture canadienne. De toutes les parties de la chaîne de valeur, le développement de cheminements entre l’agriculture et la bioéconomie grâce aux bioproduits ouvre de nouveaux marchés alternatifs pour le secteur. Ces marchés et leurs applications, comme la production de produits chimiques, de carburants, de polymères et de matériaux composites, offrent des alternatives durables et de nouvelles possibilités de production valorisée pour l’agriculture au-delà de l’alimentation. Ce bulletin vise à partager les développements obtenus grâce à l’activité des grappes et ce qui attend ces technologies à l’avenir.
Bressler Labs
Il existe une urgence croissante de la part des gouvernements fédéral et provinciaux du Canada pour que les organisations développent des technologies innovantes pouvant offrir des produits de valeur à partir de matériaux agricoles tout en réduisant l’impact climatique.
Le laboratoire Bressler, qui se trouve à l’Université de l’Alberta, tente de découvrir comment mener cette idée à bien, grâce au développement d’une technologie de conversion thermique en deux étapes qui transforme les lipides (huiles et gras) d’une variété de sources, y compris des sous-produits du domaine agricole, en carburants et solvants de substitution sans l’utilisation de catalyseurs et d’hydrogène.
DMT Bioproducts
DMT Bioproducts (DMT) cherche à raffiner les cultures agricoles locales en produits de biotechnologie ayant une valeur commerciale. Grâce à ce projet, son objectif est de développer des procédés de bioraffinage hautement efficaces qui permettraient la production de masse commercialement viable de plusieurs produits biochimiques et de sous-produits à partir des herbes vivaces de miscanthus.
Grâce au soutien offert par le financement de la grappe de recherche AgSci, DMT a été en mesure de :
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avoir un impact positif important sur le développement de la technologie et l’embauche de personnel scientifique et technique pour aider à accélérer le développement de ses processus technologiques; et
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agrandir son laboratoire de recherche et son usine pilote à Port Burwell, en Ontario – une composante cruciale à faire passer son niveau de préparation technologique du niveau 2 au niveau 5.
Les produits qui ont fait l’objet d’un projet pilote sont actuellement en cours d’essayage en collaboration avec les plus gros distributeurs mondiaux de produits chimiques de base. À mesure que la demande pour les produits chimiques de base continue d’augmenter, la demande pour les biomatériaux augmente.
Des ressources d’affaires stratégiques ont aussi été mises à la disposition de DMT par l’entremise du Centre pour la commercialisation des innovations en chimie durable (COMM SCI) de BIC pour aider DMT à relever les défis liés à au développement de nouveaux marchés, tout en soutenant l’accès aux ressources universitaires et de recherche appliquée.
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EcoPoxy
Les résines époxy sont un des systèmes de résine thermodurcissante les plus utilisés grâce à leur versatilité et à leur performance. Il existe une variété d’utilisation, mais peu de façons de les produire de manière durables, EcoPoxy a saisi l’occasion de développer une formulation plus respectueuse du climat grâce à la création d’une résine d’époxy végétale qui utilise des matériaux autrement destinés aux sites d’enfouissement.
EcoPoxy produit actuellement des résines d’époxy végétales à l’aide d’une combinaison de biomatériaux renouvelables annuellement non-locaux et de produits à base de pétrole. EcoPoxy vise à remplacer ces composantes avec des biomatériaux renouvelables annuellement qui poussent et sont cultivés au Canada, ce qui permettrait d’obtenir une résine époxy respectueuse de l’environnement et qui ne nécessite pas de ressources utilisées pour l’alimentation mondiale. À cette fin, EcoPoxy s’est penché sur l’utilisation de l’huile de soja, un sous-produit de la production de farine de soja pour l’alimentation animale dans le marché local.
BRESSLER LABS
Diversification des choix de produits, réduction de la création de carbone et augmentation de la valeur économique ressler
Il existe une urgence croissante de la part des gouvernements fédéral et provinciaux du Canada pour que les organisations développent des technologies innovantes pouvant offrir des produits de valeur à partir de matériaux agricoles tout en réduisant l’impact climatique.
Le laboratoire Bressler, qui se trouve à l’Université de l’Alberta, tente de découvrir comment mener cette idée à bien, grâce au développement d’une technologie de conversion thermique en deux étapes qui transforme les lipides (huiles et gras) d’une variété de sources, y compris des sous-produits du domaine agricole, en carburants et solvants de substitution sans l’utilisation de catalyseurs et d’hydrogène.
Cette technologie de transformation des lipides en hydrocarbures a été transférée à Forge Hydrocarbons, une entreprise dérivée de l’Université de l’Alberta, dans le cadre de la phase d’exploration du projet pour trouver des façons de créer des sous-produits à valeur ajoutée et d’assurer la qualité du carburant renouvelable produit grâce à ce processus à partir de la biomasse agricole.
Puisque la transformation des lipides en hydrocarbures peut s’effectuer à l’aide de lipides de moindre qualité et de matériaux de plus faible pureté que ceux utilisés pour la nourriture animale, il s’agit d’une occasion directe d’utiliser le canola hors grade, les huiles usées des restaurants, les graisses brunes et jaunes, et le suif. Cette technologie crée essentiellement des acides à partir des intrants qui est ensuite transformé en hydrocarbures avant d’être séparé en flux d’essence et de diesel. Ces flux offrent l’occasion de réduire le carbone agricole sans changer fondamentalement le système de production agricole ou les systèmes et secteurs d’utilisation du carburant utilisés. Ensemble, ces deux propriétés démontrent le rôle important que jouent les intrants pour le développement de carburants renouvelables produisant 90 pour cent moins de gaz à effets de serre que les combustibles fossiles traditionnels – soutenant ainsi la décarbonisation de plusieurs procédés de la chaine de valeur.
Ce projet aura plusieurs bénéficiaires tout au long de la chaine de valeur puisque les producteurs, les transformateurs et les responsables du rendu remarqueront une croissance des occasions de mise en marché durables pour les produits d’huile et de gras. C’est sans mentionner que les possibilités pour les sous-produits chimiques spécialisés et faibles en carbone auront un grand avantage pour l’application et l’utilisation de solvants et de lubrifiants plus durables qui sont actuellement en développement.
Depuis qu’il s’est joint à la grappe pour poursuivre le développement de cette technologie, Forge a connu une croissance importante sur la route de la commercialisation grâce à sa capacité d’améliorer la qualité de son produit principal tout en diversifiant les possibilités pour les sous-produits. Plus précisément, la production de carburants faibles en carbone, comme les carburants d’aviation, et les sous-produits associés faibles en carbone, comme les solvants, se trouvent à la phase évolutionnaire de voir leurs risques atténués grâce au soutien de la grappe et à la recherche afférente. À ce jour, le succès de ce projet a permis à l’Université de l’Alberta d’obtenir une subvention de 7,2 millions de dollars pour son initiative d’aviation durable, un placement en actions de Shell Ventures, et une contribution secondaire de Valent Low-Carbon Technologies pour Forge, ce qui permettra la construction d’une usine de production de biocarburants première en son genre à échelle commerciale de 30 millions de dollars à Sombra, en Ontario.
De plus, ce projet a soutenu le renforcement de la capacité dans le domaine de la recherche agricole au Canada tout en permettant la croissance et la formation de personnel hautement qualifié pour des emplois dans le domaine naissant des carburants durables. En leur offrant de l’expérience de recherche et développement inestimable et pertinente pour l’industrie, les étudiants qui travaillent à ce projet dans les laboratoires de l’Université de l’Alberta sont exposés à des possibilités réelles, ce qui est à l’avantage des joueurs industriels.
Comme mentionné au départ, des projets comme celui-ci permettent de livrer des résultats qui soutiennent la transition du Canada vers une économie faible en carbone. Dans ce cas, une évaluation indépendante de la technologie de transformation des lipides en hydrocarbures, à l’échelle commerciale (avant la recherche soutenue par la grappe), a estimé une réduction de 80 à 90 % du carbone par rapport aux combustibles fossiles. C’est non seulement une bonne nouvelle pour l’environnement, mais aussi pour l’économie. La capacité de la nouvelle usine de production de Sombra sera de 7,5 millions de gallons de combustibles renouvelables par année. Le projet créera environ 150 emplois en construction et en génie pendant sa construction et plus de 45 emplois à temps complet pour l’exploitation commerciale de l’établissement, ce qui transformera l’économie de Sarnia-Lambton.
DMT BIOPRODUCTS
DMT Biopropuoducts – Prlsé par la nature
DMT Bioproducts (DMT) cherche à raffiner les cultures agricoles locales en produits de biotechnologie ayant une valeur commerciale. Grâce à ce projet, son objectif est de développer des procédés de bioraffinage hautement efficaces qui permettraient la production de masse commercialement viable de plusieurs produits biochimiques et de sous-produits à partir des herbes vivaces de miscanthus.
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Le projet était initialement axé sur le processus de développement du furfural, un produit biochimique qui a attiré une nouvelle fois l’attention comme plateforme chimique pour la production de plastiques, de produits pharmaceutiques et agrochimiques, d’adhésifs et de rehausseurs de saveur.
La production industrielle actuelle de furfural provient de l’utilisation de résidus de maïs et est majoritairement produit en Chine. Le miscanthus comme matière de base peut fournir 5 fois plus de biomasse par acre que le maïs. Si la production peut surpasser la norme industrielle actuelle de 10 % (en fonction du poids de la biomasse sèche), il sera possible d’augmenter la compétitivité de la production de furfural au Canada.
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Les demandes de la chaine d’approvisionnement du projet de DMT sont surtout basées sur le domaine agricole canadien, notamment l’Ontario Biomass Producers Co-operatives (OBPC), pour établir les spécifications de la biomasse et la logistique de la chaine d’approvisionnement nécessaire pour le développement futur de la chaine d’approvisionnement de la biomasse pour une bioraffinerie à l’échelle commerciale.
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À mesure que DMT continue d’améliorer ses processus commerciaux, 10 000 MT de biomasse seront nécessaires annuellement. Cette exigence pourrait offrir d’importantes sources de revenus alternatifs aux producteurs de biomasse canadiens qui cherchent à diversifier leurs activités.
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Les produits qui ont fait l’objet d’un projet pilote sont actuellement en cours d’essayage en collaboration avec les plus gros distributeurs mondiaux de produits chimiques de base. À mesure que la demande pour les produits chimiques de base continue d’augmenter, la demande pour les biomatériaux augmente. La chaine d’approvisionnement actuelle est grandement contrainte par l’augmentation des prix des matériaux et les défis logistiques, soutenant davantage le dossier commercial et les occasions de partenariat de DMT.
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Grâce au soutien offert par le financement de la grappe de recherche AgSci, DMT a été en mesure d’avoir un impact positif important sur le développement de la technologie et l’embauche de personnel scientifique et technique pour aider à accélérer le développement de ses processus technologiques. De plus, le financement a permis d’agrandir son laboratoire de recherche et son usine pilote à Port Burwell, en Ontario – une composante cruciale à faire passer son niveau de préparation technologique du niveau 2 au niveau 5. Finalement, les ressources d’affaires stratégiques qui ont été offertes à DMT par l’entremise du programme de soutien CommSci de Bioindustrial Innovation Canada (BIC) lui ont permis de mieux comprendre les possibilités du marché liées aux autres produits chimiques secondaires produits grâce à la même technologie, aidant ainsi DMT à relever les défis liés au développement de nouveaux marchés, tout en soutenant l’accès aux ressources universitaires et de recherche appliquée.
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Pour poursuivre son succès au-delà de la date de fin du projet, DMT prévoit effectuer une étude d’ingénierie détaillée pour concevoir une bioraffinerie commerciale d’une capacité de 1 000 MT pour fournir les produits chimiques de base développés dans le cadre de ce projet.
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Pour ce qui est des impacts environnementaux de ce projet, le miscanthus (MxG) est un matériau brut au carbone négatif avec le potentiel de capturer 0,64 tonnes net de carbone (2,35 tonnes de CO2e) par année par hectare. Selon la fiche d’information de la Fédération de l’agriculture de l’Ontario sur le miscanthus et le panic raide (SG), l’empreinte carbone de la biomasse est de 0,24 kg CO2eq/kg de matière sèche pour le SG et 0,05 kg CO2eq/kg de matière sèche pour le MxG. La culture et la transformation de ces sources de biomasse en produits de valeur ajoutée en intégrant l’économie circulaire est bénéfique à l’environnement ainsi qu’à l’économie agricole locale. Nos agriculteurs sont déjà d’excellents gardiens de la terre, et en bâtissant une forte industrie domestique de la biomasse avec des cultures comme le miscanthus, nous aidons à les protéger de l’incertitude économique. La diversification de leurs marchés signifie de meilleures occasions d’affaires pour eux.
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À mesure qu’augmente l’utilisation et la demande du miscanthus, le besoin de personnel hautement qualifié dans le domaine biochimique augmentera aussi, tout comme les sources de revenus pour les intervenants de la chaine d’approvisionnement dans l’industrie biochimique. Finalement, la technologie de bioraffinage validée dans le cadre de ce projet pourrait être adoptée par d’autres régions agricoles au Canada, augmentant ainsi l’impact environnemental et économique du travail effectué dans le cadre du projet de DMT.
ECOPOXY
L’application et la fonctionnalité des résines époxy… mais durable
Il est bien connu que les résines époxy sont un type commun de système de résine thermodurcissable, constitué d’une résine et d’un durcisseur qui sont mélangé dans une proportion définie pour durcir. Le résultat est une matériel plastique solide, dont les propriétés peuvent être modifiées en fonction de la chimie de la résine et du durcisseur. À cause de la vaste gamme de propriétés possibles, les résines époxy se trouvent dans des produits de consommation et industriels. Cette variété d’applications comprend l’art, les bijoux, la menuiserie, les composites de haute performance, les électroniques, les scellants, et plus encore.
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Les résines époxy sont un des systèmes de résine thermodurcissante les plus utilisés grâce à leur versatilité et à leur performance. Il existe une variété d’utilisation, mais peu de façons de les produire de manière durables, EcoPoxy a saisi l’occasion de développer une formulation plus respectueuse du climat grâce à la création d’une résine d’époxy végétale qui utilise des matériaux autrement destinés aux sites d’enfouissement.
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EcoPoxy produit actuellement des résines d’époxy végétales à l’aide d’une combinaison de biomatériaux renouvelables annuellement non-locaux et de produits à base de pétrole. ExoPoxy vise à remplacer ces composantes avec des biomatériaux renouvelables annuellement qui poussent et sont cultivés au Canada, ce qui permettrait d’obtenir une résine époxy respectueuse de l’environnement et qui ne nécessite pas de ressources utilisées pour l’alimentation mondiale. À cette fin, EcoPoxy s’est penché sur l’utilisation de l’huile de soja, un sous-produit de la production de farine de soja pour l’alimentation animale dans le marché local.
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Historiquement, le succès de l’utilisation des composantes de résine à base d’huile de soja pour les systèmes de résine époxy est limité. Des difficultés liées aux procédés chimiques associés à l’huile de soja nécessitent des approches uniques afin d’obtenir un bon résultat. Grâce à ce projet, l’équipe de R et D d’EcoPoxy s’est mise à la recherche de possibilités pour contourner ces particularités et augmenter le contenu végétal de ses systèmes de résine époxy tout en concevant des méthodes pour tirer les composantes de résine époxy de l’huile de soja.
Avec l’aide du Grappe/Partenariat canadien pour l’agriculture, EcoPoxy entrevoit le succès de son projet, ce qui améliore aussi les opportunités pour les producteurs et transformateurs de graines oléagineuses de diversifier leurs produits et éventuellement de produire plus de revenus. Même si cette diversification et cette possibilité de croissance du revenu sont attirantes, elles ne sont pas sans obstacles.
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Il est actuellement nécessaire de développer davantage la chaine d’approvisionnement avant que cette croissance puisse avoir lieu. Le rôle plus immédiat du domaine agricole est de travail avec le gouvernement sur le gouvernement pour développer des règlements et des incitatifs qui exigent ou récompensent le contenu végétal annuellement renouvelables dans les produits de consommation et les produits de revêtement, de moulage et de résine composite industriels. L’adoption de solutions végétales doit provenir d’une incitation du gouvernement canadien et d’une demande des consommateurs et des manufacturiers canadiens.
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Même s’il reste des défis à surmonter, ce projet a connu plusieurs succès. Premièrement, EcoPoxy a organisé une démonstration réussie en usine de son BioPoxy 35S, une formule conçue à l’aide d’huile de soja époxydée disponible sur le marché en combinaison avec des matériaux bruts d’époxy plus traditionnels. Le contenu théorique de carbone végétal dans le système mélangé est de 48 %, ce qui représente une augmentation importante du contenu végétal par rapport à la plupart des systèmes de résines époxy disponibles sur le marché et destinés à être utilisés dans les matériaux composites.
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Deuxièmement, l’équipe d’EcoPoxy a développé avec succès une base de données de biomatériaux pour consolider l’information découverte grâce à la recherche et à l’expérimentation. Cette information est une référence importante pour soutenir la synthèse de nouveaux matériaux par l’équipe de chimie d’EcoPoxy et est organisée de façon à rendre l’information complexe accessible, utile et interactive. La base de données aide aussi l’équipe à identifier les besoins en matière d’information que les chercheurs n’ont pas encore exploré et à développer de nouveaux biomatériaux utiles pour la formulation de résines époxy.
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Finalement, EcoPoxy a été en mesure d’identifier un diluant réactif innovateur qui peut être produit à l’aide de l’huile de soja comme précurseur. Plusieurs formulations de résines ont été conçues à l’aide de ce diluant réactif, dont certaines ont le potentiel de créer de nouveaux produits prêts à être mis en marché. Mais encore mieux, le diluant a été utilisé avec succès pour développer une formulation mise à jour pour le produit SnowWhite d’EcoPoxy qui utilisait auparavant des matériaux bruts provenant du pétrole.
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EcoPoxy travaille à réduire l’utilisation de matériaux à base de pétrole pour favoriser les matériaux bruts renouvelables annuellement, une réussite tant pour l’entreprise que pour les stratégies de réduction des gaz à effets de serre du Canada.
