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S’inspirer de la nature pour inventer les meilleurs procédés innovants

Grand dossier : du génie dans nos poubelles

Par Catherine Florès
7 juin 2017 - Source : Magazine Poly  | VersionPDFdisponible (Printemps 2017)

Schéma principe Pyrowave

Hiérarchie de la valorisation

« Seules 25 % en poids des matières premières entrant dans le cycle de production se retrouvent en bout de cycle sous forme de produits ou services. Et un tiers de ce que nous achetons est directement jeté à la poubelle », observe le Pr Jamal Chaouki, titulaire de la Chaire de recherche industrielle CRSNG-Total en modélisation hydrodynamique de procédés polyphasiques dans des conditions extrêmes pour traiter des matières premières complexes, y compris les déchets, et directeur du Centre de recherche en ingénierie des procédés. Et ce bilan est alourdi par le transport des déchets, qui émet à l’échelle planétaire autant de gaz à effet de serre qu’environ 145 millions d’autos.

Rendre soutenable le système de production grâce à la valorisation, qui fait des déchets une ressource, donne lieu à une hiérarchie d’approches, mentionne le chercheur : « La meilleure des solutions de recyclage, c’est ce qu’on nomme le upcycling, c’est-à-dire la transformation des déchets en produits à plus forte valeur ajoutée. Par exemple, des oeuvres créées à partir de résidus, se retrouvent aujourd’hui dans des galeries d’art. En seconde position, arrive la transformation chimique des matières résiduelles en matières premières. Ensuite seulement, vient la valorisation énergétique. »

Citation de Saint-ExupéryCette dernière consiste à transformer les déchets par des processus de gazéification ou de pyrolyse pour obtenir des combustibles destinés au chauffage où la production d’électricité (gaz, éthanol, huiles, etc., selon le procédé) et, dans le pire scénario, à récupérer le méthane qui s’échappe des sites d’enfouissement. Elle a actuellement le vent en poupe, mais le Pr Chaouki ne la considère pas comme une vraie solution d’avenir. « Brûler les déchets, même pour obtenir de l’énergie, c’est toujours perdre de la matière. Et ça ne remet pas en question les modes actuels d’extraction des matières premières », souligne-t-il.

L’avenir est au biomimétisme

C’est pourquoi, selon lui, la transformation chimique est à favoriser, à condition qu’elle s’inspire des meilleurs procédés : ceux inventés par la nature. « Aucune matière ne se perd dans les cycles naturels de transformation. Quel plus beau défi pour un chercheur que de les transposer pour innover de façon durable? »

Adoptant cette démarche de biomimétisme, le Pr Chaouki s’intéresse en particulier à la possibilité de transformer des déchets actuellement non recyclables, tels que les polystyrènes, les plastiques d’emballages, ou encore les déchets électroniques. Avec son équipe, il travaille au développement de procédés révolutionnaires, basés sur la pyrolyse par micro-ondes, permettant de décomposer ces déchets en matériaux de base. Ces procédés visent zéro perte de matière et d’énergie, les sous-produits et la chaleur dégagée durant les processus de transformation étant récupérés. « Ainsi, la transformation se fait en une boucle fermée, qui se substitue à celle de l’extraction-production. »

Ses projets ont déjà donné naissance à des entreprises technologiques en démarrage, lancées en collaboration avec des étudiants et des partenaires. Par exemple Pyrowave, qui commercialise des unités modulaires de dépolymérisation des déchets plastiques ménagers, de Pyrocycle, qui transforme les composés électroniques d’avions en fin de vie.

En accord avec le biomimétisme, on doit développer des unités de transformation alimentées par des énergies renouvelables, estime le Pr Chaouki. « Le moment est d’autant plus propice que le coût de revient des systèmes de production d’énergies durables n’a jamais été aussi bas. Celui des panneaux solaires a par exemple baissé de 80 % depuis 2008, celui des systèmes éoliens a été divisé par 22 depuis 1980 », mentionne-t-il.

Les unités de transformation de l’avenir devront être réparties partout sur la planète, afin de se trouver sur les lieux où sont produits les déchets, et être adaptées aux endroits où elles seront implantées. « De même que les arbres des régions arides ne sont pas les mêmes que ceux des forêts humides, l’usine de transformation du futur devra être conçue en fonction des ressources, des besoins et des contraintes locales. »

Pour le Pr Chaouki, le biomimétisme est une source infinie d’idées d’innovation, qui ouvrent une nouvelle voie à l’économie en transformant en profondeur nos façons de vivre.

 Pr Jamal Chaouki, titulaire de la Chaire de recherche industrielle CRSNG-Total en modélisation hydrodynamique de procédés polyphasiques dans des conditions extrêmes pour traiter des matières premières complexes, et directeur du Centre de recherche en ing
Professeur Jamal Chaouki, titulaire de la Chaire de recherche industrielle CRSNG-Total en modélisation hydrodynamique de procédés polyphasiques dans des conditions extrêmes pour traiter des matières premières complexes et directeur du Centre de recherche en ingénierie des procédés de Polytechnique Montréal.

 

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