Liza Abid remporte la bourse de soutien de l’hiver 2026 du CRMR, d’une valeur de 5 000$!

Félicitations à Liza Abid, récipiendaire de la bourse de soutien de l’hiver 2026 du Centre de recherche sur les matériaux renouvelables (CRMR), d’une valeur de 5 000 $!

Doctorante en génie du bois et des matériaux biosourcés, Liza mène ses travaux de recherche sous la direction de Véronic Landry et la codirection de Tatjana Stevanovic. Son projet de doctorat, intitulé « Valorisation de la lignine d’écorce pour la conception de revêtements du bois d’intérieur résistants aux agressions mécaniques », s’inscrit pleinement dans les axes de recherche du CRMR et contribue à l’avancement des connaissances dans le domaine des matériaux renouvelables, un secteur stratégique pour l’innovation et le développement durable.

Cette bourse a pour objectif de soutenir financièrement un(e) étudiant(e) de maîtrise ou de doctorat en fin de parcours et sans financement, tout en reconnaissant l’excellence académique, l’engagement scientifique et la contribution active à la vie académique et sociale de notre communauté universitaire.

Toutes nos félicitations à Liza Abid pour cette distinction pleinement méritée!

Résumé du projet

Description du projet/Problématique:

Alors que les effets du changement climatique s’accentuent, réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES) devient une priorité. En 2020, environ 24 % des émissions mondiales provenaient du secteur pétrolier et gazier et 12 % du secteur des bâtiments. Selon le rapport Emission Gap 2022, une réduction de 45 % des émissions mondiales est nécessaire pour limiter le réchauffement climatique à moins de 2 °C. Dans ce contexte, le bois représente une alternative durable grâce à sa capacité à stocker temporairement du carbone. Cependant, son hygroscopicité et sa sensibilité aux agressions mécaniques, chimiques et biologiques limitent son utilisation dans de nombreuses applications. Les revêtements traditionnels améliorent la durabilité du bois, mais reposent sur des matières premières fossiles et génèrent des composés organiques volatils (COV). Pour relever ces défis, l’exploitation de l’écorce, un sous-produit abondant et sous-utilisé de l’industrie forestière, constitue une solution prometteuse. Au Québec, près de 7 millions de tonnes d’écorces résiduelles ont été produites en 2021 par les scieries et les usines de pâte à papier. Ces écorces sont riches en biopolymères, dont la lignine, pouvant être valorisés dans des matériaux biosourcés à plus forte valeur ajoutée. Le projet propose de concevoir des revêtements pour le bois d’intérieur en utilisant la lignine extraite des écorces comme matière première biosourcée. Cette lignine sera modifiée chimiquement par greffage d’acrylates et de malonates multifonctionnels. La réaction d’addition de Michael, conforme aux principes de la chimie verte, permettra d’élaborer des films solides et résistants, améliorant les propriétés mécaniques et la durabilité du bois tout en réduisant l’impact environnemental. L’objectif est de développer des revêtements performants, durables et écologiques, valorisant un sous-produit forestier encore largement inexploité.

Objectifs

L’objectif général de ce projet est de concevoir des revêtements biosourcés à base de lignine d’écorce pour le bois d’intérieur, capables de le protéger efficacement contre les agressions mécaniques, tout en réduisant l’impact environnemental lié à leur production. Le projet a été structuré en trois axes complémentaires :

• (1) Caractérisation des écorces et extraction de lignines : Analyse des écorces d’érable à sucre et de chêne rouge, détermination de tous leurs composants et quantification. Extraction de la matière première lignine à partir des deux écorces via deux procédés d’extraction avec optimisation pour un meilleur rendement, puis caractérisation des lignines pour sélectionner la plus appropriée pour la suite du projet.
• (2) Modification chimique de la lignine : Réalisation de la modification chimique de la lignine selon deux méthodes différentes afin d’intégrer la lignine au système de revêtement, accompagnée d’une évaluation de l’impact environnemental de chaque méthode (analyse du cycle de vie réalisée en collaboration avec l’Université ETS Montréal).
• (3) Formulation et optimisation des revêtements : Formulation et optimisation des revêtements avec intégration de la lignine modifiée, caractérisation des propriétés mécaniques et chimiques afin d’évaluer la performance et le potentiel d’application.

La méthodologie

1) Pour le premier axe Caractérisation des écorces et extraction de la lignine : Les écorces de deux essences de feuillus, l’érable à sucre et le chêne rouge, ont été analysées pour déterminer leurs composants : substances extractibles, lignine Klason, lignine soluble dans l’acide, teneur en cendres et sucres (les écorces ont d’abord été lavées, séchées à l’air libre pendant deux semaines, puis broyées, et cette procédure a été réalisée sur plusieurs lots). La lignine a été isolée à partir des écorces en utilisant deux procédés : Organosolv catalytique et dioxane acide, le procédé Organosolv a été optimisé pour obtenir un meilleur rendement. Les lignines extraites ont été caractérisées par spectroscopie (FTIR, RMN 31P et RMN 13C solide), analyse des sucres par HPLC, analyse thermique par DSC et TGA, et analyse des cendres par ICP-OES.

2) Modification chimique de la lignine : Les lignines extraites ont été modifiées chimiquement par deux méthodes de greffage : Acrylation : greffage de groupes acrylates sur les groupements hydroxyles de la lignine à l’aide de chlorure d’acryloyle, à différents ratios molaires. Acétoacétation : greffage de groupes acétoacétate par transestérification avec du tert-butyl acétoacétate, également à différents ratios molaires. La réussite des modifications a été confirmée par des analyses approfondies : FTIR pour détecter les groupes fonctionnels caractéristiques (C=C, C=O pour les acrylates et C=O pour les acétoacétates). RMN quantitative (31P et 1H) pour déterminer l’efficacité du greffage, avec des taux allant de 60 à 83 % selon la méthode et l’essence. Une analyse de cycle de vie (LCA) a été réalisée pour évaluer l’impact environnemental de chaque modification.

3) L’axe trois consiste à formuler et optimiser les revêtements en intégrant la lignine modifiée à différents pourcentages, allant de 5 % à 30 %, en utilisant la réaction d’addition de Michael pour la polymérisation. Les formulations sont en cours de préparation afin d’obtenir des films homogènes, applicables sur le bois d’intérieur.
Les propriétés mécaniques et chimiques des revêtements seront ensuite caractérisées afin d’évaluer leur performance et leur potentiel d’application, notamment la dureté, l’adhésion et la résistance aux égratignures, en utilisant des techniques telles que le microindenteur et l’analyse mécanique dynamique (DMA).

Résultats attendues

L’étude des écorces de deux essences nord-américaines, l’érable à sucre et le chêne rouge, a permis de caractériser leur composition chimique et d’isoler les lignines qu’elles contiennent, révélant des différences significatives. La teneur en lignine Klason (lignine contenue dans l’écorce) a été mesurée à 26,4 % pour l’érable à sucre et 35,0 % pour le chêne rouge, ce qui est très élevé comparé au bois des mêmes espèces, confirmant que l’écorce représente une source particulièrement intéressante et abondante de lignine. Le procédé Organosolv a été retenu pour l’isolement, car il a permis d’obtenir des lignines de haute pureté, supérieure à 90 % pour les deux essences, avec une concentration importante de groupes hydroxyles, essentiels pour la fonctionnalisation ultérieure de la lignine.

La modification chimique des lignines par greffage d’acrylates et d’acétoacétates a été efficace, avec des taux de greffage de 63,2 % et 82,9 % pour l’acrylation sur l’érable à sucre et le chêne rouge, et 60,6 % et 68,9 % pour l’acétoacétylation, respectivement. Des valeurs relativement élevées comparées à celles rapportées dans la littérature pour d’autres lignines. L’évaluation environnementale par analyse de cycle de vie a montré que l’acétoacétylation avait un impact moindre et que la lignine de chêne rouge était plus favorable que celle de l’érable à sucre. Ces résultats confirment le potentiel des lignines d’écorce comme matière première biosourcée pour le développement de matériaux durables.

Les applications potentielles et les retombées industrielles de ce projet incluront le développement de revêtements biosourcés adaptés aux bois d’intérieur. Ce projet permettra de réduire les coûts en valorisant les sous-produits de l’industrie forestière et de limiter l’utilisation de solvants organiques, diminuant ainsi l’impact environnemental. Par ailleurs, l’intégration de la lignine modifiée dans les formulations contribuera à l’amélioration des propriétés mécaniques du bois, offrant ainsi une alternative durable et performante à certains revêtements conventionnels.

Partager: