Nanomatériaux cellulosiques

L’industrie papetière est un secteur industriel traditionnel et mature. Elle joue un rôle déterminant dans le développement de la forêt et de la filière bois. Elle doit donc être considérée comme un secteur stratégique de l’industrie car elle participe à l’aménagement du territoire et contribue, pour une part, à la protection de l’environnement. Malgré l’apparition de nouveaux supports d’écriture et de lecture, comme les documents électroniques et le papier numérique, la consommation de papier ne cesse de croître. Ce phénomène est bien entendu lié à la possibilité de fabrication de papier à partir de différentes espèces végétales, dont certaines présentent des conditions de culture avantageuses dans certaines régions du globe, et à proximité des consommateurs. Des délocalisations se poursuivent actuellement, non seulement vers l’Asie, mais aussi en Amérique du Sud et à l’intérieur même de l’Europe. Les secteurs forestiers traditionnels sont touchés de plein fouet par la concurrence grandissante des pays émergents. Cependant, la situation des industries graphiques et papetières, traditionnellement situées aux États-Unis, au Canada et en Europe du Nord, est délicate et les difficultés ne font que s’aggraver. Il est donc nécessaire de raviver les secteurs forestiers en permettant une utilisation plus diversifiée des fibres papetières. La mise au point et la production de matériaux à haute valeur ajoutée sont donc importantes pour la survie de ces industries. L’émergence des nanosciences et des nanotechnologies et l’engouement suscité par celles-ci ouvrent la voie à de nouveaux marchés de niche pour le secteur forestier, plus particulièrement en permettant la création de nouveaux matériaux et dispositifs.

La morphologie particulière des fibres lignocellulosiques permet d’envisager l’extraction de particules de taille nanométrique. Ce matériau, parfois appelé nanocellulose, a suscité depuis quelques années un intérêt grandissant dans la communauté scientifique, et l’émergence de nouveaux groupes de recherche laisse présager une accélération des découvertes. La production industrielle est maintenant devenue une réalité et nombreuses sont les industries papetières qui se sont orientées dans cette voie prometteuse. L’orientation première des recherches allait vers les papiers renforcés et les emballages, mais la nanocellulose démontre des qualités bien plus variées et laisse entrevoir des applications quasi illimitées dans des secteurs en quête de l’infiniment petit.

Dans cet article, la microstructure des fibres cellulosiques est tout d’abord présentée. Les stratégies permettant l’extraction de particules de taille nanométrique par des voies mécaniques ou chimiques sont ensuite abordées, ainsi que les caractéristiques des suspensions aqueuses et la morphologie des nanoparticules ainsi obtenues. Enfin, les applications potentielles de ces nanomatériaux cellulosiques et les marchés pouvant être impactés, découlant de leurs caractéristiques spécifiques, sont brièvement présentés.