Valorisation des plastiques maritimes en économie circulaire côtière pour usages dans un contexte de changement climatique

CONTEXTE: Le projet de recherche proposé vise à valoriser les plastiques maritimes (ex. cordage de pêche) dans un contexte de changement climatiques des régions riveraines du fleuve St-Laurent (Québec, Canada). En particulier, ces matières résiduelles (MR) post-industrielles serviront de matières premières pour l’élaboration de mélanges polymères dédiés à la fabrication d’outillage de pêche (ex. cages à homards) ou de matériaux de constructions courants (ex. lames de terrasse, parements légers, planches à clôtures) pouvant eux-mêmes être utilisés localement dans les communautés éloignées et insulaires québécoises. Ce projet s’inscrit donc clairement dans un concept d’économie circulaire côtière afin de diminuer l’empreinte écologique et les coûts de transport liés à l’exportation de MR des communautés et l’importation, tout aussi coûteuse, de matériaux simples dans ces régions souvent éloignées et même insulaires. Cet objectif principal ne peut être atteint que par le développement de techniques simples pouvant être implantées dans le contexte des communautés côtières, marqué par une rareté de main-d’œuvre hautement qualifiée en
transformation des matériaux et de moyens techniques sophistiqués. Les objectifs du projet proposé reposent en particulier sur (1) l’optimisation des procédés d’extrusion des plastiques maritimes extrudés, (2) la fabrication et la caractérisation de cages à homards à base des plastiques recyclés
pouvant être utilisées par les pêcheurs, (3) la mise en forme de matériaux lamellaires simples (ex. planches, lamelles de terrasse) pouvant être utilisés dans des applications publiques et communautaires, (4) le développement de matériaux de parement léger pouvant être utilisés par les habitants des communautés, et (5) la mise à l’échelle des procédés développés dans les installations du Lab-Usine du Centre de recherche sur les milieux insulaires et maritimes (CERMIM), directement aux Iles-de-la-Madeleine (Québec, Canada) à l’aide des machines industrielles déjà acquises et disponibles sur place. Le projet permettra donc de consolider les activités de valorisation déjà entamées au CERMIM, de démontrer l’extrapolation possible de ces dernières et de permettre l’établissement d’une chaîne de valeur écologiquement et économiquement viable pour les communauté côtières du St-Laurent.

OBJECTIFS: Le projet proposé est le fruit d’un partenariat entre le Centre de recherche sur les milieux insulaires et maritimes (CERMIM) dont la mission est ancrée autour des particularités du milieu insulaire et maritime, notamment la gestion des matières résiduelles, et le Carrefour d’innovations en technologies écologiques de l’Université de Sherbrooke (CITÉ) avec l’implication du secteur de la pêche et des utilisateurs de produits plastiques issu du recyclage. Le projet vise la formulation de nouvelles recettes
innovantes de composites polymères à base d'engins de pêche fantômes plastiques récupérés (ex. cordages) et la mise en forme de matériaux pouvant être utilisés à l’échelle des communautés riveraines du St-Laurent comme matériaux pour la fabrication i) de parements extérieurs légers (ex. lames de terrasses, parements verticaux, planches à clôture), ii) d’applications publiques municipales et communautaires (ex. bancs et
tables de parc, trottoir-échelle pour les accès de plages) et iii) d’outillage de pêches (ex. pièces de cages à homards) dans le but de rendre les activités de pêche plus durables par la valorisation de leurs extrants. Le projet vise non seulement à élaborer, mettre en forme et optimiser des matériaux valorisant des plastiques maritimes résiduels locaux, mais aussi à mettre sur pied un concept d’économie circulaire basé sur l’exploitation de ces derniers. Les plastiques maritimes ne constituent pas intrinsèquement des
matériaux clé en main, prêts à l’emploi comme matières premières. Les polymères recyclés doivent répondre à des cahiers de charges élaborés en fonction des performances mécaniques et de la durabilité nécessaire aux applications désirées tout en respectant certaines propriétés fonctionnelles. Plusieurs paramètres doivent être évalués pour atteindre des matériaux de qualité suffisante pour être utilisés dans les communautés. Il est important de noter que des étapes de classification par familles de polymères (PP, PEHD et nylon), de caractérisation (ex. rhéologie des systèmes, propriétés physicochimiques et mécaniques) et de prétraitement (ex. broyage, découpe, granulation) des plastiques maritimes ont déjà fait l’objet d’un projet antérieur entre les deux partenaires, et que plusieurs produits (piquets, planches, arceaux de casiers à homard) ont évolués dans les niveaux de maturité technologiques. Plusieurs enjeux clés sont donc déjà ciblés afin de permettre l’optimisation des procédés pour que les produits potentiels se rapprochent des phases de pré-commercialisation à l’issue du présent projet. Les dernières phases de recyclage au CERMIM en amont ont aussi permis d’acquérir et de mettre en place une plateforme de prétraitement et de mise en forme (extrusion bi- et mono-vis, thermocompression, impression 3D) directement installée dans un lab-usine du CERMIM aux IDLM, soit un milieu stratégique pour le projet proposé. Le projet repose sur les objectifs spécifiques suivants : O1) Optimiser
les paramètres d’extrusion, de thermocompression et de thermoformage des plastiques maritimes recyclés, O2) Mettre en forme par extrusion des matériaux lamellaires (ex. planches de clôtures et pour bancs, lamelles de terrasse et trottoir) et des outillages de pêche (ex. structures de cages à homards) à base de plastiques maritimes recyclés, O3) Mettre en forme par thermocompression et thermoformage des parements légers (ex. bardeaux synthétiques) pouvant servir au secteur de la construction et de la rénovation résidentielle, O4) Mettre à l’échelle les procédés de mise en forme afin d’assurer une production future locale, O5) Réaliser une étude de marché afin de déterminer les coûts de production et le prix de vente des matériaux, et O6) Réaliser une analyse de cycle de vie des applications développées afin de rationaliser leur production.

LIEU DU PROJET: Iles-de-la-Madeleine, Québec, Canada.

L'Université de Sherbrooke est un établissement situé dans la ville de Sherbrooke au sud du Québec.

Le projet se déroulera au CERMIM. Le point de départ du Centre de recherche sur les milieux insulaires et maritimes (CERMIM) est la volonté collective de résidents des Îles-de-la-Madeleine et de l’Université du Québec à Rimouski, dès 2003, de créer une entité de recherche aux Îles-de-la-Madeleine. Sa raison d’être? L’insularité.

Pour ancrer le centre dans son milieu d’appartenance et répondre aux besoins des milieux insulaires, ses fondateurs souhaitaient qu’il ait comme particularité de relier les acteurs du milieu entre eux. Le CERMIM a comme objectif de rapprocher la recherche fondamentale et la recherche appliquée, les chercheurs et les décideurs, la théorie et la pratique. Le CERMIM oeuvre autour des particularités du milieu insulaire et maritime, notamment les enjeux socioéconomiques et culturels, les ressources naturelles, l’adaptation aux changements climatiques et la gestion des matières résiduelles.

Ces grandes orientations deviennent réalité en mai 2004, alors qu’on procède à la constitution du Centre de recherche sur les milieux insulaires et maritimes. Les partenaires fondateurs sont l’Université du Québec à Rimouski, la municipalité des Îles-de-la-Madeleine et la Conférence régionale des élu(e)s des Îles-de-la-Madeleine. En 2005, 2006 et 2007, de nouveaux partenaires socioéconomiques se joignent aux fondateurs du CERMIM pour appuyer sa mission et permettre son déploiement, soit le Cégep de la Gaspésie et des Îles, la SADC des Îles et le Centre local de développement des Îles. À partir de ce moment, le CERMIM a pu bénéficier d’un soutien significatif du MEI par divers programmes ou ententes spécifiques.

Depuis, le CERMIM poursuit sa mission et son développement. En 2021, le Centre franchit une étape importante avec la mise en opération de son lab-usine, une infrastructure centrale pour la réalisation de la recherche appliquée, en plus de poursuivre la création de partenariats avec des milieux insulaires ailleurs dans le monde. En effet, plusieurs enjeux et problématiques spécifiques au territoire madelinot trouvent écho dans d’autres milieux insulaires. Les similarités qui existent entre les milieux insulaires du monde amènent l’équipe du CERMIM à créer et à maintenir ces relations pour pouvoir acquérir des connaissances et pour comparer des technologies, des approches et des démarches liées à divers domaines.

- Formation en génie ou sciences dans un programme pertinent (mécanique, chimique ou matériaux).

- Connaissance des principaux procédés de mise en forme des polymères (extrusion, thermocompression, injection).

- Intérêt marqué pour participer à un projet à vocation sociale et environmental dans un milieu insulaire.

- Excellente connaissance du français nécessaire.