Nos scientifiques

Z. Périn-Levasseur
Bioraffinage
forestier
F. Preto
Conversion
thermochimique
R. Turcotte
Matériaux
énergétiques
K. Webster
Biogéochimie
des sols
S. Grasby
Géochimie

Nom : Zoé Périn-Levasseur
Domaines de spécialisation : Bioraffinage forestier, efficacité énergétique/intégration de procédés
Études : Ph.D. en énergie, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suisse
Lieu de travail : CanmetÉNERGIE, Ressources naturelles Canada, Varennes, Québec

Domaine de recherche

Zoé s’intéresse à l’implantation de technologies de bioraffinage dans des usines papetières. Le bioraffinage est une série d’opérations successives de prétraitement et de transformation de la biomasse en une variété de produits chimiques commerciaux. Zoé étudie plus particulièrement la transformation des matières résiduelles lignocellulosiques (composés entres autres issus des produits forestiers) en bioproduits tels que les fibres de carbone, les résines pour le collage des panneaux de bois agglomérés et les biocarburants. Elle identifie les technologies de bioraffinage les plus appropriées pour les usines et évalue leur intégration par l’utilisation optimale de la biomasse, de l’énergie thermique, de l’eau et des réactifs chimiques disponibles sur leur site.

Quelle est l'importance de ses recherches?

Les recherches de Zoé conduisent au développement d’outils pour évaluer les impacts économiques et environnementaux liés à l’intégration du bioraffinage. Ces recherches permettront également aux usines papetières de choisir la meilleure technologie de bioraffinage et d’avoir accès à une variété de bioproduits adaptés à chacune de ces usines. Le but ultime est de participer à la revitalisation du secteur des pâtes et papiers en permettant aux usines de pénétrer de nouveaux marchés associés aux bioproduits tout en restant concurrentielles sur leur marché traditionnel des pâtes et papiers.

Fait intéressant

Zoé et son équipe ont récemment complété une analyse de rentabilité pour l’implantation d’un procédé de récupération de la lignine contenue dans la liqueur noire (résidu chimique énergétique issu de la transformation du bois en pâte). Ils ont démontré la viabilité économique et environnementale de ce procédé pour une usine canadienne de production de pâte Kraft. Ces résultats permettront à cette usine d’améliorer le fonctionnement de sa chaudière de récupération et d’augmenter sa capacité de production tout en produisant une lignine pure prête à être transformée en bioproduits.

Projet de recherche en cours

Bioraffinage forestier intégré : stratégies optimales pour la modernisation des usines Kraft canadiennes

Publications sélectionnées

Périn-Levasseur, Z., Savulescu, L. and Benali, M. (2011), Lignin Production and Processing Path Assessment: Energy, Water and Chemical Integration Perspective. Journal of Science and Technology for Forest Products and Processes, Vol. 1 (3): 25-30.Document présenté au Congrès de l’ATPPC 2011, Montréal, Canada.

Périn-Levasseur, Z., Maréchal, F., Paris, J. (2010), Analysis of a biorefinery integration in a bisulphite pulp process, Pulp and Paper Canada, Vol. 111 (3): T49-T51. Document présenté au Congrès de l’ATPPC 2009, Montréal, Canada.

Périn-Levasseur, Z., Benali, M., Paris, J., (2010). Lignin extraction technology in a Kraft pulp mill, dans Favrat, D., Maréchal, F. (Ed.) ECOS 2010 - Volume II : Biomass and Renewable. pp.11 à 18. Lausanne, Suisse.

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Nom : Fernando Preto
Domaines de spécialisation : Conversion thermochimique de la biomasse
Études : Ph.D. en génie chimique, Université Queens à Kingston
Lieu de travail : Laboratoires CanmetÉNERGIE, Ressources naturelles Canada, Ottawa, Ontario

Domaine de recherche

Fernando travaille à l’élaboration de technologies nouvelles et améliorées pour faire de la biomasse une source d’énergie durable, efficace et propre. Ses travaux sont axés sur les procédés thermochimiques ou chimiques associés à la chaleur, à savoir les suivants : combustion, gazéification, pyrolyse et torréfaction. Ces procédés permettent de varier la durée, la température et la pression de la conversion de la biomasse de façon à produire de l’énergie ou des biocarburants gazeux, liquides ou solides.

Quelle est l’importance de ses recherches?

Les travaux de Fernando aident l’industrie canadienne à élaborer des sources d’énergie renouvelable propre. Les travaux axés sur la bioénergie et les bioproduits (carburants et produits chimiques) sont essentiels à la revitalisation de l’industrie forestière du Canada. Il est généralement admis que l’industrie doit diversifier ses activités et que les secteurs de la bioénergie et des bioproduits de pointe seront essentiels à cette transformation.

Fait intéressant

Jusqu’au milieu du 19e siècle, la biomasse – la matière biologique provenant d’organismes vivants ou récemment vivants – était la principale matière brute utilisée dans la plupart des produits associés aux activités humaines : aliment, nourriture, énergie, vêtements, matériaux, produits chimiques, médicaments. Les travaux actuels sont axés sur l’élaboration de l’équivalent moderne de la biomasse et sur son utilisation écologique et durable.

Projet de recherche en cours

L’équipe de Fernando s’emploie actuellement à solutionner des problèmes techniques liés à la conversion des déchets forestiers en gaz naturel renouvelable (GNR) à l’aide de la gazéification, du nettoyage du gaz de synthèse et de la conversion du gaz de synthèse. Le GNR « écologique » provenant de la biomasse pourrait ensuite être distribué au moyen de l’infrastructure actuelle de gaz naturel.

Publications sélectionnées

Hurley S., Xu C., Preto F., Shao Y., Li H., Wang J., Tourigny G. (2012). « Catalytic gasification of woody biomass in an air-blown fluidized-bed reactor using Canadian limonite iron ore as the bed material ». Fuel, 91(1), p. 170-6.

McKenney DW, Yemshanov D, Fraleigh S, Allen D, Preto F. (2011). « An economic assessment of the use of short-rotation coppice woody biomass to heat greenhouses in southern Canada ». Biomass Bioenergy, 35(1), p. 374-84.

Preto F., Zhang X., Wang J. (2008). « Gasification behavior of carbon residue in bed solids of black liquor gasifier ». Experimental Thermal and Fluid Science Journal, 32(7), p. 1421-8.

Nom : Richard Turcotte
Domaines de spécialisation : Sécurité et sûreté des matériaux énergétiques
Études : Ph.D. en physique nucléaire, Université McGill
Lieu de travail : Laboratoire canadien de recherche sur les explosifs de Ressources naturelles Canada, Ottawa, Ontario

Domaine de recherche

Richard utilise des techniques d'analyse thermique et diverses autres techniques expérimentales pour caractériser la décomposition thermique, la combustion et les propriétés de détonation de matériaux énergétiques tels que les explosifs miniers et militaires, les propulseurs pour les munitions et les pièces pyrotechniques pour feux d'artifice. Ses recherches portent également sur l'élaboration de nouveaux protocoles d'essai pour les explosifs et autres substances instables.

Quelle est l’importance de ses recherches?

Les recherches de Richard sont destinées à améliorer la sécurité des travailleurs des industries clientes (telles que l'industrie des explosifs commerciaux ou l'industrie chimique) et la réduction de la menace pour le public que représentent les explosifs et d'autres substances énergétiques. Les résultats de cette recherche aident de plus les industries à traduire de manière sécuritaire leurs idées en produits et procédés commerciaux. De la recherche en matière de sûreté et de sécurité est aussi effectuée pour appuyer les nouvelles réglementations et politiques gouvernementales.

Fait intéressant

L'échelle de l'exploitation minière moderne exige désormais que de très grands volumes d'explosifs commerciaux soient manipulés. Pour cela on utilise des explosifs à base d'émulsion de nitrate d'ammonium qui sont placés à l'aide de puissants systèmes de pompage dans les sites miniers. Les travaux de recherche récents menés par Richard avaient pour but d'améliorer la sécurité de telles opérations.

Projet de recherche en cours

Richard dirige actuellement divers projets de recherche liés à la sécurité qui sont réalisés avec les plus grands fabricants mondiaux d'explosifs commerciaux. Dans le cadre d'un projet particulier, on applique des scénarios de conditions anormales aux pompes et mélangeurs instrumentés utilisés pour fabriquer et mettre en place les émulsions explosives de manière à les amener à la destruction afin d'établir les dangers qu'ils peuvent représenter.

Publications sélectionnées

Badeen, C., Turcotte, R. Hobenshield, E., Berretta, S. (2011). « Thermal Hazard Assessment of Nitrobenzene/Dinitrobenzene Mixtures ». Journal of Hazardous Materials, 188, p. 52 - 57.

Turcotte, R., Goldthorp, S., Badeen, C.M., Feng, H., Chan, S.K. (2010). « Influence of Physical Characteristics and Ingredients on the Minimum Burning Pressure of Ammonium Nitrate Emulsions». Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 35, p. 233 - 239.

Turcotte, R., Goldthorp, S., Badeen, C., Chan S.K. (2008). « Hot-wire Ignition of AN-based Emulsions ». Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 33, p. 472 - 481.

Nom : Kara Webster
Domaine de spécialisation : Biogéochimie des sols
Études : Ph.D. en biologie et en sciences de l’environnement, Université de Western Ontario
Lieu de travail : Centre de foresterie des Grands Lacs, Ressources naturelles Canada, Sault Ste. Marie, Ontario

Domaine de recherche

Kara s’intéresse au fonctionnement du sol comme soutien aux forêts naturelles, ainsi qu’aux effets de l’aménagement forestier et du changement climatique sur les principaux services écosystémiques (ex. : emmagasinement de l’eau, séquestration de carbone). Pour ce faire, elle combine la surveillance sur le terrain, la modélisation empirique et des écosystèmes, ainsi que la cartographie sur SIG afin d’étudier les processus pédologiques à diverses échelles spatiales.

Quelle est l’importance de ses recherches?

Dans le cadre de ses recherches, Kara vise à fournir des connaissances permettant de mieux comprendre le rôle des sols comme indicateurs écologiques des forêts productives. Plus particulièrement, son travail porte sur les incertitudes de la dynamique des sols (par ex., la décomposition, le cycle des éléments nutritifs), la variabilité interanuelle des conditions météorologiques, le changement climatique et les incidences de l’aménagement forestier. Ces connaissances serviront à améliorer les politiques de gestion durable des forêts et de gestion du carbone sous un climat en évolution.

Projets de recherche en cours

Cartographie des zones sources critiques dans des forêts où la topographie est complexe (Intégrité et dynamique des écosystèmes forestiers : bassin des lacs Turkey). Incidences des méthodes de sylviculture, notamment les incidences du prélèvement de la biomasse sur la fonction microbienne et le cycle des éléments nutritifs dans le sol (Bioénergie : projet expérimental sur la biomasse de pin gris à Chapleau). Dynamique du carbone et production de gaz à effet de serre dans les milieux humides boréaux et les tourbières pergélisolées (Carbone : rivière White, plaine hudsonienne).

Fait intéressant

Le sol sous nos pieds respire grâce au métabolisme de millions de microorganismes, comme les champignons et les bactéries. Ceux-ci recyclent la matière organique en décomposition qui s’accumule dans les forêts. Cette respiration « hétérotrophe » compense le dioxyde de carbone fixé par les arbres et la végétation grâce à la photosynthèse. Elle est très sensible aux changements de température et d’humidité. En raison de cette sensibilité, l’ampleur de la respiration microbienne dans le sol est importante pour déterminer la quantité de dioxyde de carbone que peuvent stocker nos forêts.

Publications sélectionnées :

Webster, K.L., Creed, I.F., Beall, F.D., Bourbonniere, R.A. (2011). « A topographic template for estimating soil carbon pools in forested catchments ». Geoderma, 160, p. 457-467.

Webster, K.L., McLaughlin, J.W. (2010). « Importance of the water table in controlling dissolved carbon along a fen nutrient gradient ». Soil Science Society of America, 74, p. 2254-2266.

Webster, K.L., Creed, I.F., Beall, F.D., Bourbonniere, R.A. (2008). « Sensitivity of catchment-aggregated estimates of soil carbon dioxide efflux to topography under different climatic conditions ». Journal of Geophysical Research, 113, p. 1-14.

Nom : Stephen Grasby
Domaine de spécialisation : Géochimie
Études : Ph.D. en géochimie des milieux aqueux (basse température), Université de Calgary
Lieu de travail : Commission géologique du Canada, Ressources naturelles Canada, Calgary, Alberta

Domaine de recherche

Stephen étudie les facteurs naturels qui contrôlent la géochimie de l’eau souterraine, notamment l’eau potable, la saumure liée à l’exploitation pétrolière et l’eau géothermique. Stephen et son équipe étudient également la géochimie du schiste qui forme les roches mères du pétrole.

Quelle est l’importance de ses recherches?

L’utilisation durable de l’énergie nécessite la minimisation des répercussions de l’exploitation de l’énergie sur l’environnement. La connaissance des contrôles naturels de la géochimie de l’eau aide à faire la distinction entre les répercussions naturelles et anthropiques des réseaux d’eau souterraine pour repérer les sources potentielles de contaminants. Cette connaissance peut aussi servir à élaborer des méthodes visant à restreindre les répercussions, et à étudier de nouvelles formes d’énergie renouvelable, comme l’énergie géothermique.

Fait intéressant

Une récente découverte a permis de conclure qu’il y a 252 millions d’années, des volcans ont causé une importante combustion de charbon. Les cendres produites ont été découvertes dans des roches anciennes et semblent être liées à la plus grande extinction de l’histoire de la Terre, soit celle de plus de 90 % du milieu biologique marin.

Projets de recherche en cours

Potentiel de l’énergie géothermique au Canada; Ressources en eau souterraine des basses-terres de Nanaimo.

Publications sélectionnées

Grasby, S.E., H. Sanei, et B. Beauchamp, (2011). « Catastrophic dispersion of coal fly ash into oceans during the latest Permian extinction ». Nature Geoscience, 4, p. 104-107.

Grasby, S.E., J. Osborn, Z. Chen, et P. Wozniak, (2010). « Influence of till provenance on regional groundwater geochemistry ». Chemical Geology, 273, p. 225-237.

Majorowicz, J. et S.E. Grasby, (2010). « High potential regions for enhanced geothermal systems in Canada ». Natural Resources Research, 19, p. 177-188.