Le marché
L’industrie papetière joue un rôle dominant dans l’économie mondiale avec un chiffre d’affaires annuel mondial supérieur à 500 milliards de dollars, produisant plus de 300 millions de tonnes de produits. L’industrie américaine représente environ un tiers, son homologue européenne est évaluée à environ un cinquième. L’industrie compte sur les cultures forestières avec des rotations de récolte comprises entre 7 ans et 100 ans. Les investissements dans de nouvelles installations atteignent plus d’un milliard de dollars avec des machines tournant le papier à 100 km/h et une capacité de production de 500 000 tonnes par an, grâce à des économies d’échelle. L’industrie européenne emploie directement 245 000 personnes, pour environ un million de personnes dans le monde.
L’industrie européenne obtient les meilleurs résultats en matière de recyclage. 42 % de tout le nouveau papier provient d’un contenu usagé. Aux États-Unis, les tendances s’améliorent avec 119 usines ne comptant que sur le papier de récupération. Il convient de souligner que la quantité de papier livrée sur le marché américain est passée de 105 millions de tonnes en 1999 à 79 millions de tonnes une décennie plus tard. Toutefois, seulement 36 % de la fibre utilisée pour fabriquer de nouveaux produits de papier aux États-Unis est du papier recyclé. D’autre part, 63,4 % de tout le papier de consommation a été recyclé en 2009. Pourtant, le papier, le carton et les emballages représentent 35 % de tous les déchets municipaux solides. Heureusement, la quantité de papier se retrouvant dans les sites d’enfouissement a diminué de 30 % au cours des 20 dernières années.
Les matières premières (pâte et fibres) représentent un tiers du coût moyen de la fabrication du papier, tandis que l’énergie représente un peu plus de 35 %. 90 % de tout le papier est fabriqué à partir de bois transformé. L’Inde dépend fortement du bambou, qui génère par hectare et par an jusqu’à quatre fois plus de fibres qu’un pin génétiquement modifié ou un eucalyptus à croissance rapide. Recycler une tonne de journaux permet d’économiser une tonne d’arbres, tandis que recycler du papier copieur de qualité permet d’économiser plus de deux tonnes de bois. Le recyclage du papier pourrait permettre d’économiser jusqu’à 70 % d’énergie. Cependant, comme les papeteries produisent une grande partie de leur énergie en brûlant de l’écorce, des racines et de la lignine, une quantité accrue de recyclage implique une quantité moindre d’énergie renouvelable qui doit être produite ailleurs. De plus, comme un plus grand nombre d’usines de papier recyclé sont situées à proximité des centres urbains, les coûts énergétiques ont tendance à être plus élevés.
L’innovation
L’industrie des pâtes et papiers est à la recherche d’un apport réduit de produits chimiques. L’impact dramatique de la dioxine, un sous-produit qui ne peut être décomposé par les systèmes naturels, et son accumulation au fil des décennies ont forcé l’industrie à rechercher des techniques de blanchiment alternatives, dominées par le peroxyde d’hydrogène. Ensuite, l’utilisation du sulfate de sodium, connu sous le nom de procédé Kraft qui rendait le papier beaucoup plus fort, inventé il y a plus d’un siècle, est proposé pour être remplacé par un procédé enzymatique. C’est le professeur Steven Chu, lauréat du prix Nobel, qui est devenu secrétaire à l’énergie dans l’administration du président Obama, qui l’a découvert à l’origine. Ce procédé s’inspire de la façon dont les termites transforment le bois dans leurs intestins. Un groupe de chercheurs malaisiens basés à l’Université du Sarawak a découvert comment produire une famille d’enzymes, cultivées dans les déchets de palmiers et les balles de riz, pour éliminer l’encre du papier recyclé sans utiliser de produits chimiques.
Janis Gravitis, expert en chimie du bois, qui a fait toute sa carrière à l’Institut national letton de chimie du bois, basé à Riga, a étudié les arbres et les fibres pendant des décennies. En tant que physico-chimiste, il a étudié le comportement du bois en utilisant la pression et la température. Il s’est vite rendu compte que les industries de transformation du bois ne ciblent que la cellulose, qui représente environ 50 % du bois. Le reste, la lignine (30 % de résineux et environ 20 % de feuillus), les hémicelluloses et les lipides, est traditionnellement incinéré comme cocktail chimique. Il a conçu un système de traitement qui – sans utilisation de produits chimiques – n’utilise que la pression et la température de la vapeur d’eau saturée, permettant de séparer le bois en quatre fractions différentes. La technique connue des experts sous le nom d'”explosion de vapeur” permet de récupérer chaque composant individuellement : la lignine pure sans soufre comme adhésifs, les produits biochimiques de type phénols ou combustibles propres, les hémicelluloses comme matière première pour les sucres comestibles et les produits biochimiques, les lipides comme huile et produits biochimiques, la cellulose pour produire le papier, le bioéthanol, les nanofibres pour les nouveaux composites, les emballages.
Janis et son équipe ont ensuite fabriqué leur propre équipement d’essai, séparant tous les ingrédients en utilisant un minimum d’énergie et une fraction de l’eau normalement nécessaire. Les résultats ont été remarquables. Les fibres pour papier ne représentent qu’une fraction mineure de la biomasse totale, comparée à la canne à sucre et au bambou, aux usines prolifiques de production de cellulose, la compétitivité à long terme du bois pour papier dépend de la génération de revenus multiples avec toutes les ressources disponibles. Si l’on pouvait séparer les quatre composantes principales à l’aide d’un cycle de l’eau en boucle fermée, un nouveau modèle commercial émergerait. Ce modèle basé sur des innovations avant tout basées sur les lois de la physique, poursuivant des économies d’échelle générant des flux de trésorerie multiples, applique trois des caractéristiques de l’Economie Bleue.
Le premier flux de trésorerie
Les scientifiques lettons dédiés à la chimie du bois n’ont eu que peu ou pas de contact avec le monde extérieur jusqu’à la fin de la guerre froide avec la chute du mur en 1989. L’Académie Royale des Sciences de Suède a considéré le groupe de recherche letton comme exceptionnel, avec une solide profondeur académique, avec la capacité d’innover dans ce domaine unique de la chimie du bois. À la fin de la guerre froide, Janis et ses collègues avaient déjà créé des installations de transformation du bois où la biomasse fibreuse pouvait être façonnée et formée, ce qui lui procurait résistance et durabilité sans avoir à recourir à des époxydes ou à des liants phénol-formaldéhyde, comme c’est le cas des panneaux de fibres multi-densités ou du contreplaqué. L’équipe utilisant des techniques d’extraction du furfural, un produit biochimique utile dans la production de polymères synthétiques, a ensuite traité le résidu après cette extraction par explosion de vapeur. Cette intégration des technologies se traduit par l’utilisation de près de 100 % du bois comme matière première.
L’opportunité
Comme indiqué précédemment pour les algues (Cas 21), l’approche ” cœur de métier – compétence cœur de métier ” perd de vue l’opportunité de générer des flux de trésorerie supplémentaires, en utilisant les ressources disponibles. Tout comme les algues peuvent produire de la nourriture, du combustible et des produits chimiques fins, le bois ne doit pas être réduit à la seule cellulose, tous les résidus devant être incinérés. L’expérience de Janis Gravitis et de son équipe, qui poursuivent leurs recherches, démontre qu’un arbre peut générer de multiples flux de trésorerie, à condition que la technologie de traitement passe de la “combustion” chimique de toutes les matières non cellulosiques à une technique de séparation qui permet de récupérer chacune. C’est ce qu’on appelle la bioraffinerie. Dans un monde où nous devons améliorer d’urgence l’efficacité de nos ressources, l’extraction commerciale de seulement 40 à 50 % devrait évoluer pour générer au moins trois à quatre fois plus de revenus, créer des emplois et réduire l’empreinte carbone de l’industrie.
L’industrie du papier et de la pâte à papier prétendra qu’elle compte sur les “déchets” comme combustible. Comme Janis l’indique, le seul composant de carburant propre est la lignine, qui, sous sa forme pure extraite par pression et température seulement, est en fait trop précieuse pour brûler ou ne pas brûler du tout. Il s’agit d’un nouveau cadre concurrentiel dans lequel les nouveaux acteurs auront la possibilité d’entrer sur des marchés traditionnellement dominés par un petit nombre. Il est temps de changer cette impression.
