Développement et production d'un contenant alimentaire, recyclable et compostable à base de fibres naturelles

À mes parents, Cécile et Gilles, pour le soutien que vous m'apportez chaque jour, et votre amour.Merci d'être là sans cesse pour moi, même à 5 993 km.À ma grande sœur, Camille, ton ambition est si grande.Merci d'être ma source d'inspiration.À ma petite sœur, Justine, la femme la plus forte que je connaisse.Merci de me nourrir de ta force.À mes belles grands-mères, vous êtes des femmes extraordinaires.Merci Mamé, de continuer à me raconter tes histoires de jeunesse par téléphone.Et merci Memeye, pour toutes tes lettres et ces beaux moments passés ensemble, tu vas me manquer.À mes grands-pères, qui m'ont tant appris.À Alessio, tu es mon pilier, mon meilleur ami, mon amour.Merci d'être à mes côtés chaque jour et de bien vouloir me suivre dans toutes mes folies.À ma famille canadienne, Lina et Michel, de me considérer comme votre propre fille.Sebastiano, tu es le grand frère que je n'ai jamais eu.Et Nonna pour la femme inspirante que tu es.Merci de tout l'amour que vous me portez.À Méno, tu es toujours là pour moi.Merci de m'avoir redonné confiance dans les moments de doute.À Matthieu Gauthier et Claire Cerclé, pour votre accompagnement durant ces deux années de maîtrise.Merci pour votre patience.À mes collègues d'AecopaQ, Michel, Wilson et Éric, pour votre joie de vivre.Merci de me donner envie de me rendre au bureau chaque jour.Éric, ta pensée critique m'a permis de toujours aller plus loin.Merci de remettre en question les résultats de ma recherche, cela m'a permis de m'épanouir et de renforcer mes connaissances.Merci AecopaQ et Mitacs, de financer ce beau projet.Et merci aussi à Mitacs de faire le lien entre la recherche et l'industrie.Merci au jury, de prendre le temps de lire et d'évaluer ce mémoire de maîtrise.Finalement, merci à mon directeur de recherche, Abdellah Ajji.Merci de m'avoir accompagnée dans ce projet ambitieux et d'avoir vu un potentiel en moi.Je vous remercie sincèrement de l'encadrement que vous m'avez apporté et de la liberté que vous m'avez offerte pour réaliser cette maîtrise.v RÉSUMÉ La surconsommation du plastique est devenue un réel problème dans la société d'aujourd'hui.En 2015, 381 millions de tonnes de plastiques avaient été produites et 55% de cette production n'avait pas été revalorisée à sa fin de vie.De plus en plus de plastique s'accumule ainsi dans la nature.En 2010, entre 4,8 et 12,7 millions de tonnes de plastiques ont été retrouvées dans les océans.Ce matériau, ayant un faible taux de biodégradation, peut rester dans la nature des dizaines voire des centaines d'années.Cela engendre un nombre grandissant de problèmes au niveau de la qualité des écosystèmes.Pour pallier ce problème, les institutions décisionnelles du Canada ont décidé de passer à l'acte en interdisant les produits en plastique à usage unique.Les objets de plastique à usage unique sont notamment très utilisés en emballage alimentaire.Cette industrie travaille donc à trouver des solutions de remplacement de la vaisselle en polystyrène expansé (PSE).Ainsi, d'autres types de polymère sont utilisés et présentent des solutions potentielles, comme l'acide polylactique (PLA) et le poly(succinate de butyle) (PBS).Mais ces matériaux coûtent chers.Pour diminuer le coût de matière première de plus en plus de fibres naturelles sont utilisées pour la fabrication de vaisselle à usage unique.Les fibres les plus utilisées aujourd'hui sont les fibres de bagasse, majoritairement produites au Brésil et en Asie.En revanche, pour une production de vaisselle écologique à usage unique au Québec, une ressource provenant d'Amérique du Sud ou d'Asie ne semble pas un choix stratégique.Ainsi, lorsque les ressources locales sont analysées, la présence de forêts de bois de résineux nordiques présente un large potentiel.L'objectif principal de ce projet de recherche est de développer un emballage alimentaire à faible coût et de manière locale.Pour répondre à cet objectif, 29 formulations différentes de pâte ont été expérimentées.Trois pâtes différentes ont été utilisées pour ces travaux, et des mélanges des pâtes ont aussi été faits.Les différences principales entre ces pâtes sont dans le traitement de la fibre (blanchie ou non blanchie) et la qualité (vierge ou recyclée).Une solution de perfluoroalkyles (PFAS), utilisée comme additif, a été ajoutée à la préparation de la pâte pour offrir une résistance à l'eau et à l'huile.Deux paramètres de fabrication des échantillons ont été variés indépendamment : la quantité d'additif et le taux de raffinage.La morphologie, les propriétés de résistance à l'huile et à l'eau et les propriétés mécaniques ont été testées.Les expériences ont permis de montrer que la majorité des propriétés finales des produits dépend de la capacité des fibres à faire des liaisons.Concernant la quantité d'additif, une augmentation de sa concentration dans le mélange permet une meilleure résistance à l'huile et à l'eau et engendre une diminution des vi propriétés mécaniques.Aucune influence de la quantité d'additif n'a été notée sur la morphologie des échantillons.Aussi, il a été remarqué qu'en augmentant le taux de raffinage les propriétés mécaniques sont largement améliorées.Une augmentation de la densité des échantillons est aussi observée.En revanche, le raffinage n'a pas d'effet notable sur la résistance à l'huile et à l'eau.Les résultats ont aussi montré que les pâtes avec des fibres recyclées présentent de moins bonnes propriétés que les pâtes de fibres vierges.Cette caractérisation des propriétés a permis de déterminer les limites nécessaires à la commercialisation d'un emballage alimentaire.Cela a servi à éliminer les options non viables au niveau des propriétés et une analyse de coût de production a été réalisée pour déterminer l'option la moins chère respectant les critères posés.Ainsi, l'option proposée est à base de pâte Kraft de résineux nordiques blanchie (NBSK), avec une quantité d'additif moyenne et sans raffinage additionnel.Pour les travaux futurs les principales recommandations qui ont été faites sont d'étudier les mêmes paramètres que dans cette étude mais pour un procédé de thermoformage de produit en pâte moulée et de réaliser une étude paramétrique afin de déterminer l'influence du taux de raffinage lorsque la quantité d'additif est changée.De plus, il est recommandé de réaliser des recherches en utilisant d'autres types de fibres disponibles au Québec, comme les pâtes mécaniques, le chanvre et le phragmite.Finalement, des recommandations sont faites à l'entreprise produisant la barquette de fibres de bois au Québec, afin de diminuer les impacts environnementaux de celle-ci.Notamment, en trouvant une alternative aux additifs perfluorés.vii

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