Dans un précédent article de blog sur les fibres textiles publié en septembre 2022, j'ai discuté des avantages et des inconvénients des fibres animales, végétales et minérales (synthétiques). Mais l'histoire n'est pas finie !
Avec beaucoup d'attention portée au recyclage des déchets textiles (qui deviendra obligatoire en Europe en 2025) et à l'amélioration de la durabilité des fibres vierges, plusieurs nouvelles technologies de production de fibres synthétiques de cellulose (FSC) sont engagées dans une course vers la commercialisation. Contrairement à la « course à l'espace » entre l'URSS et les États-Unis il y a quelques décennies, cette course semble avoir au moins cinq prétendants de Finlande et un des États-Unis. Dans un instant, je vais énumérer les concurrents, mais d'abord passons en revue l'état actuel des FSC.
Le coton est de loin la plus grande source de fibres textiles à base de cellulose, avec un marché mondial de 24,7 millions de tonnes en 2021. Sa culture nécessite beaucoup d'eau, de terres agricoles et de pesticides. Le marché des textiles FSC est de 7,2 millions de tonnes dans les textiles, et les marchés non textiles représentent 3 millions de plus. Les FSC sont fabriquées avec de la pâte à dissoudre, 95% par le procédé viscose, avec du disulfure de carbone toxique comme solvant. Les 5 % restants sont réalisés avec le procédé Lyocell, avec le solvant N-méthylmorpholine N-oxyde monohydraté (NMMO). Bien que le NMMO ne soit pas aussi nocif que le disulfure de carbone, il est coûteux et doit être recyclé à 99,9 % pour que le procédé soit économique. Il peut également se décomposer et des stabilisants doivent être ajoutés au procédé pour éviter cela. La pâte à dissoudre a un rendement en bois de 30–35 %, car toute l'hémicellulose doit être éliminée pour que la pâte se dissolve dans ces solvants.
Les prétendants :
Processus Ioncell
– Le prix Marcus Wallenberg 2022, décerné pour des réalisations scientifiques dans le domaine des produits forestiers, a été remis aux professeurs Ilkka Kilpeläinen et Herbert Sixta des universités d'Helsinki et d'Aalto, respectivement, pour le développement et l'utilisation d'un nouveau liquide ionique pour dissoudre la cellulose, l'acétate de 1,5-diazabicyclo[4.3.0] non-5-énium ([DBNH]OAc). Par rapport au procédé Lyocell, le solvant est plus stable et le procédé peut fonctionner à une température plus basse. Les inventeurs ont également montré que le procédé Ioncell fonctionnera avec une pâte blanchie à la soude légère, éclatée à la vapeur avec un rendement d'environ 36 %, ou avec des textiles de coton recyclés.
Biocelsol est une autre technologie finlandaise, développée au centre de recherche technique VTT de Finlande en utilisant de la pâte à dissoudre et un solvant assez bénin de zincate de sodium aqueux. Développé pour la première fois dans les années 1980, le procédé implique l'activation enzymatique de la pâte à dissoudre pour permettre la dissolution. Il a été ressuscité au milieu des années 2010, lorsqu'il a été démontré que le processus pouvait être considérablement accéléré et réduit en coût en appliquant le traitement enzymatique dans une extrudeuse à double vis.
Infinited fiber est un autre procédé développé chez VTT qui fait réagir l'urée avec la cellulose pour créer du carbamate de cellulose, destiné aux textiles recyclés post-consommation. La matière première est prétraitée pour éliminer toutes les fibres non cellulosiques, et une solution aqueuse de carbamate de cellulose peut être installée a posteriori au procédé de viscose. Infinited construit une usine de 30 000 tonnes dont le démarrage est prévu en 2024.
Circ est le concurrent américain dans cette course, et sa technologie de traitement hydrothermique peut absorber n'importe quel ratio de tissus polyester/coton recyclés. Le polyester est éliminé sous forme de liquide qui est ensuite hydrolysé en ses monomères et revendu aux producteurs de plastiques, tandis que le coton récupéré est filé à nouveau en fil pour les tissus. Circ a construit une installation pilote de 5 tonnes/jour et son ambition est d'atteindre 200 tonnes/jour.
Les deux derniers candidats de cette liste ont beaucoup en commun. Les deux procédés ont été développés à l'origine chez VTT et impliquent de la microcellulose à partir de pâtes kraft de qualité papier, qui ont un rendement de 45 à 50 %, supérieur aux 30 à 35 % de pâtes à dissoudre.
Spinnova a été mentionné dans mon précédent blog sur les fibres textiles. Dans le cadre d'une coentreprise avec la société brésilienne Suzano, une usine de démonstration de 1000 tonnes par an est en cours de construction à Jyväskylä, en Finlande, et devrait démarrer au deuxième trimestre de 2023. L'énergie mécanique est utilisée pour produire de la cellulose microfibrillée (MFC) à partir de pâte kraft d'eucalyptus, et le MFC est ensuite filé à partir d'une suspension aqueuse en fil. L'ambition de Spinnova est de construire une capacité de production d'un million de tonnes par an d'ici 10 à 12 ans. Son partenaire technologique est Valmet, et elle travaille avec plusieurs marques de mode pour développer le marché de cette fibre durable.
Kuura est un procédé développé par Metsä qui utilise de la cellulose microcristalline pour fabriquer un fil à base de résineux. Son partenaire technologique est Andritz. L'usine de démonstration située à l'usine de bioproduits de Metsä à Äänekoski, en Finlande, est une coentreprise avec la société de textiles japonaise Itochu. Un avantage de son procédé est qu'il utilise de la pâte jamais séchée, puisque l'usine est intégrée à l'usine de pâte.
J'ai hâte d'être à la ligne d'arrivée dans quelques années pour voir laquelle de ces technologies à la fine pointe gagnera la course. Ou devrais-je dire à la pointe finnoise ?
Martin Fairbank a travaillé dans le domaine de la foresterie pendant 31 ans, y compris de nombreuses années pour un producteur de pâtes et papier et deux ans avec Ressources Naturelles Canada. Détenteur d'un PhD en chimie et d'une expérience en amélioration de procédés, développement de produits, gestion d'énergie et de production rentable, Martin est actuellement un conseiller indépendant basé à Montréal. Il est également écrivain et a publié récemment Resolute Roots qui relate les 200 ans d'histoire de la compagnie Produits forestiers Résolu et de ses prédécesseurs.
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