La relance économique est à nos portes. Les différentes industries, dont celle des matériaux avancés, se mobilisent depuis plusieurs mois afin de rester compétitives au sortir de la crise et de rester pertinentes dans un contexte économique en mouvance.
Le secteur de la recherche a également mis l’épaule à la roue au cours des derniers mois, en collaborant avec les industriels, afin de propulser des initiatives innovantes qui permettront à l’économie québécoise de mieux se positionner.
Au-delà du potentiel d’innovation indéniable, la recherche collaborative qui associe des chercheurs et des industriels dans des projets de recherche permet à de nombreuses entreprises d’accroitre leur démarcation sur les marchés et d’augmenter leurs exportations, entre autres choses. Elle ouvre la voie au partage des risques inhérents aux activités de recherche et développement, tout en tirant profit de l’étendue combinée des expertises industrielles et de la recherche en facilitant le transfert des connaissances.
Il s’agit d’un excellent exemple d’une utilisation efficiente des fonds publics. Preuve du dynamisme de cet écosystème, déjà, en 2020, le Québec se démarquait en étant la deuxième province canadienne ayant obtenu le plus de brevets.
Ainsi, plusieurs industriels et chercheurs collaborent pour améliorer leur productivité. Dans un contexte de relance et de ressources financières limitées, regrouper les meilleures ressources autour d’une idée ou d’un projet permettra d’en accélérer la réalisation. Ces alliances nourrissent le dynamisme de l’industrie en soutenant les entreprises qui font face à plusieurs défis, particulièrement en ce qui a trait au financement de la recherche et du développement.
À propos des matériaux avancés
Les matériaux avancés sont au cœur de nombreux projets de recherche, et pour cause. Ces nouveaux matériaux améliorés ont un avantage marqué du point de vue de leur performance, comparativement aux matériaux conventionnels couramment utilisés et auxquels ils se substituent. Que ce soit au niveau de leurs propriétés physiques telles que la conductivité thermique ou électrique, leur résistance ou encore leurs propriétés fonctionnelles (matériaux antibactériens ou hydrophobes, par exemple), on les retrouve en amont de la chaine de fabrication parmi les matériaux de base, parmi les produits finis ou semi-finis. Ils peuvent également faire partie intégrante de procédés innovants, tels que la fabrication additive. Ils sont un intrant essentiel à plusieurs produits tels que les batteries pour véhicules électriques (anodes, cathodes), ainsi que pour les technologies propres (filtres, membranes).
L’industrie québécoise des matériaux avancés a un potentiel marqué en termes d’innovation, d’optimisation des coûts et de valeur ajoutée. En 2021, elle regroupe environ 475 entreprises et représente plus de 45 000 emplois du chiffre d’affaires total des entreprises peut être estimé à 14 milliards $ (E&B Data, 2021).
Un écosystème solide et en croissance
Partout à travers la province, les matériaux avancés issus des initiatives de recherche et de développement jouent un rôle crucial dans des domaines aussi variés que les transports, la construction, l’énergie, la santé et le manufacturier, par exemple. L’industrie des matériaux avancés est particulièrement transversale, car la majorité des entreprises en faisant partie desservent en moyenne trois domaines d’application à la fois.
Leur utilisation sera résolument au cœur de la reprise économique en permettant aux entreprises d’exceller en innovation, d’améliorer les coûts de production et de créer une valeur ajoutée qui leur est propre. Déjà, on note que l’industrie des matériaux avancés fait un retour à la croissance après les premières perturbations liées à la pandémie de Covid-19. Plus des deux tiers ont indiqué que leur entreprise se positionnait bien, ou qu’ils seraient en mesure de poursuivre normalement leurs activités au cours des prochains mois. La relance économique est donc une occasion exceptionnelle de renouvellement permettant de toujours mieux positionner l’industrie des matériaux avancés et de développer de nouvelles collaborations.
À la recherche du bâton de hockey idéal
Plusieurs projets innovants initiés par des entreprises d’ici témoignent d’un écosystème solide, et certains retiennent particulièrement notre attention.
C’est notamment le cas pour le projet de développement de bâtons de hockey en composite thermoplastique. Cette initiative porteuse rassemble des partenaires des quatre coins du Québec. Elle est pilotée par l’entreprise Bauer, à Blainville, et un groupe de chercheurs de Polytechnique Montréal. Le tout est rendu possible grâce à une étroite collaboration avec Pultrusion Technique, situé à Saint-Bruno, ainsi que les spécialistes sherbrookois du textile, l’entreprise FilSpec.
Les chercheurs et les industriels se penchent ainsi sur la conception d’un bâton de hockey en composite à haute performance produit par des procédés de tressage et de pultrusion, permettant à terme un haut volume de production.
La pultrusion est une technologie manufacturière pour former des pièces à haute résistance. Elle permet de produire de façon continue des tubes profilés en matériaux composites. En d’autres mots, la matière (des fibres de verre et de carbone mélangés à du polymère, dans le cas des bâtons de hockey) est à la fois poussée à l’embout de tubes et tirée à l’extérieur de celui-ci. Cette technique est notamment est utilisée dans la fabrication de poutres structurelles en fibre de verre ou encore dans l’industrie automobile.
L’objectif poursuivi par Bauer est de contribuer davantage à l’économie locale en relocalisant 25 % de sa production au Québec, grâce à l’automatisation du procédé de fabrication. À terme, il serait également possible de recycler tous les matériaux de base utilisés pour la fabrication des bâtons, dans une perspective de développement durable.
Selon Louis Laberge Lebel, professeur adjoint à Polytechnique Montréal et responsable de l’équipe de chercheurs qui se penche sur le projet, la conception de ce bâton de hockey de nouvelle génération représente ni plus ni moins une fabrication de haute voltige. La quête du bâton à la combinaison de résistance et de flexibilité idéales est un exemple probant de la science de haut niveau au service de l’industrie et de la relance économique.
Les défis techniques à relever sont nombreux : que ce soit l’invention d’une toute nouvelle machine à tresser, la composition du fil de verre et de carbone servant au tressage ou encore la quête du temps idéal de fonte du polymère avec lequel le fil sera mélangé, il s’agit résolument d’une initiative qui marque plusieurs premières mondiales.
En parallèle, l’entreprise FilSpec travaille à développer une nouvelle gamme de produits de composites tressés qui s’applique aussi dans le marché des transports. Ceci permettra d’alléger leur poids, favorisant ainsi une réduction de carburant et, par conséquent, des gaz à effet de serre. Ils ont ainsi comme ambition de devenir le champion dans le marché de niche de la pultrusion sous vide de structures tubulaires tressées.
Des armatures de polymère à l’épreuve de la corrosion pour les tunnels
Le tunnelier est de plus en plus utilisé dans les projets de creusement de tunnels routiers, de métros ou de chemins de fer. Il permet de percer des tunnels tout en installant simultanément des voussoirs en béton armé qui en tapissent la paroi pour assurer sa stabilité et sécurité.
Les voussoirs en béton préfabriqué qui sont actuellement utilisés ont une armature d’acier qui se dégrade rapidement avec la corrosion (sels de déglaçage, gel et dégel, eaux souterraines agressives, milieu marin, etc.). Cette corrosion engendre donc son lot de réparations et d’entretien qui s’élèvent à plusieurs millions de dollars de dépenses par année.
Putrall inc. et Symtech béton préfabriqué inc. se sont ainsi associés avec le professeur Brahim Benmokrane de l’Université de Sherbrooke afin de créer de nouveaux voussoirs en béton armé avec des armatures en matériaux polymères renforcés de fibre (PRF).
Ainsi, le remplacement de l’armature d’acier par celle en matériaux composites PRF, à la fois légère, résistante à la corrosion et durable, permettra d’améliorer la durabilité de ces structures et de réduire leurs coûts d’entretien. Le projet de recherche se penche donc sur de nouvelles méthodes, des calculs, des designs et des recommandations de normes de construction à établir afin que ces nouvelles armatures puissent être utilisées pour de grands projets d’infrastructures.
Propulser les avions par des carburants propres
Finalement, le projet de développement et d’optimisation d’un design conceptuel d’usine de conversion de CO2 en carburants propres pour le secteur de l’aviation, dirigé par la professeure agrégée Daria Camilla Boffito de Polytechnique Montréal, mérite d’être souligné.
Pour ce projet, le groupe de recherche en électrification des procédés intensifiés et catalyse (EPIC) de Polytechnique Montréal qu’elle dirige s’associe au consortium SAF+, qui regroupe des acteurs couvrant l’ensemble de la chaine de valeur de l’aviation, ainsi que le Groupe Conseil Carbone basé à Montréal.
En collaboration avec le Centre d’études des procédés chimiques du Québec (CÉPROCQ) du Collège de Maisonneuve, ce programme de recherche et de développement positionnera le Québec à l’avant-garde des technologies d’utilisation du carbone dans les domaines de l’aviation et des carburants.
Pour une relance économique innovante et collaborative
L’innovation jouera assurément un rôle de premier plan dans cette relance économique que nous nous affairons à préparer. Elle a le potentiel d’être le moteur d’une relance propulsée par le savoir et les talents au service de techniques et d’équipements de pointe.
Pour sa part, la filière des matériaux avancés bénéficie d’un écosystème solide qui joue un rôle stratégique dans plusieurs domaines d’activité, dont les applications se font déjà sentir dans notre vie de tous les jours.Elle continuera de contribuer au dynamisme de la recherche et de notre économie.
Les projets des Pr Laberge-Lebel et Benmokrane sont soutenus financièrement par le ministère de l’Économie et de l’Innovation, via PRIMA Québec, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada et les entreprises y participant. Le projet de Pr Boffito est soutenu par le ministère de l’Économie et de l’Innovation et le ministère de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques du Québec, via PRIMA Québec, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada ainsi que par les entreprises impliquées.
Par : PRIMA Québec
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