« De nos jours, de nombreux produits de tous les jours incorporent des ingrédients qui ont été produits à partir de produits pétrochimiques – tels que les plastiques, les plastifiants, les tensioactifs, les émulsifiants, les stabilisants, les épaississants et les solvants – et ne sont donc ni durables ni respectueux de l’environnement. […] La nanocellulose, développée dans les années 1980, serait une alternative appropriée », d’après la société TLH. Et selon elle, il existe déjà une demande considérable de nanocellulose sur le marché. « Mais malgré plus de 40 ans de développement, il n’y a toujours pas de sécurité d’approvisionnement économiquement viable pour répondre à l’énorme demande. » Là est l’origine du projet européen KIckBio, qui vise l’optimisation économique et écologique des installations de production à partir de fibres de bois de hêtre. Les exploitants forestiers (en tant que fournisseurs de matières premières), les fabricants et les exploitants d’usines et les utilisateurs de nanocellulose bénéficieront tous du projet, explique TLH.
Technikum Laubholz est juridiquement une société à responsabilité limitée et fonctionnellement un institut de recherche indépendant et non universitaire qui a été développé pour mettre au point des « usages innovants et de haute qualité » du bois feuillu. L’entreprise a été créée au printemps 2020 à l’initiative du Land de Bade-Wurtemberg sous les auspices du ministère des Affaires rurales et de la Protection des consommateurs (l’objectif étant que le financement par des tiers, la recherche sous contrat, les brevets et les retombées réduisent progressivement la proportion du financement de l’État). « Sa mission », indique TLH, « est d’accélérer le développement d’applications innovantes de haute qualité pour le bois dur et de positionner le Bade-Wurtemberg comme un leader international dans l’utilisation de matières premières à base de bois dur ». L’entreprise a plusieurs cordes à son arc. Elle travaille sur les matériaux à base de fibres de cellulose régénérées et de fibres de carbone à base de lignine et de cellulose. Elle améliore les procédés de conversion de la biomasse en produits destinés à la production d’énergie ou à la fabrication de matériaux : « Notre objectif est de traiter toutes les parties d’un arbre à feuilles caduques – copeaux de bois, feuilles, écorce et jus de bois – et les sucres qui en découlent et d’utiliser tous les constituants, c’est-à-dire la cellulose, l’hémicellulose et la lignine, pour produire des produits de valeur à l’aide de micro-organismes et/ou d’enzymes. Pour y parvenir, nous comptons sur les propriétés naturelles des champignons et des bactéries pour utiliser la biomasse. Nous modifions également les souches de production afin que tous les constituants de l’arbre à feuilles caduques puissent être métabolisés, créant ainsi autant de « produit » que possible. L’objectif du processus est d’utiliser tous les matériaux produits par un arbre à feuilles caduques comme matière première pour une chaîne de valeur qui va bien au-delà de sa simple utilisation pour la production d’énergie. Les projets déjà prévus comprennent la production d’enzymes pour la pâte biologique de bois, la fabrication de biosurfactants pour une utilisation personnalisée comme émulsifiants (par exemple dans les agents de nettoyage et les cosmétiques) et le développement de sources de protéines de haute qualité pour la production d’aliments végétariens et végétaliens ». Concernant la pâte à papier, la société développe un process de séparation du bois en ses constituants individuels – cellulose, hémicellulose et lignine – afin qu’ils puissent être utilisés pour d’autres recherches et applications. Enfin, TLH œuvre dans le domaine des nouveaux emballages.
Une usine 100 % automatisée
Le projet KIckBio est divisé en deux parties, la première devant être achevée d’ici août 2023, la deuxième deux ans plus tard. L’usine pilote est conçue, planifiée, construite et mise en service au cours de la première phase du projet. Une attention particulière est accordée à l’automatisation complète des processus. Dans la deuxième phase du projet, des processus d’optimisation basés sur l’IA seront mis en œuvre pour augmenter l’efficacité énergétique.
D’après THL, si la quantité disponible de nanocellulose sur le marché est très modeste (à environ 30 tonnes par an) après 40 ans de développement, c’est que l’activité requiert une intensité de main-d’œuvre, un énorme investissement pour produire chaque tonne de produit, une consommation élevée d’énergie et que les fournisseurs de matières premières manquent. Aussi, pour stimuler une telle production, elle conçoit une usine ayant un très haut niveau d’automatisation et une technologie de pointe pour réduire les coûts. « L’objectif est d’atteindre 100 % d’automatisation dans toute l’usine. Cela signifie qu’après la mise en service, l’usine fonctionnera de manière totalement autonome et sans intervention humaine, de l’introduction des matières premières au produit fini. »
« Les données obtenues à partir de l’application pratique et du jumeau numérique seront utilisées – à l’aide de l’algorithme d’IA – pour mettre en œuvre une optimisation de processus entièrement automatisée. L’objectif est de démontrer les défis et les opportunités liés à la planification, à la construction et à l’exploitation d’une usine entièrement automatisée optimisée pour l’IA et de partager les résultats avec les groupes cibles. »
Pour THL, « l’optimisation des processus basée sur l’IA accélérera considérablement la transition vers une production industrielle axée sur la biologie » et « l’énorme réduction des coûts d’investissement et de production se traduira par la promotion du large succès commercial de la nanocellulose à base de bois ». La société conclut : « La technologie développée dans ce projet est essentielle pour mettre à la disposition des entreprises une base d’expérience pour le développement de produits assistés par l’IA et l’optimisation des processus ».
Le Technikum Laubholz invite à une visite de la nouvelle usine de production du 19 au 20 juillet 2023 à Göppingen.