Mise au point de fibres noyau-enveloppe coélectrofilées à partir d'acétate de cellulose recyclé pour traiter l'eau

 

Yixiang Wang

Université McGill

 

Domaine : matériaux

Programme : établissement de nouveaux chercheurs universitaires

Concours 2019-2020

Aujourd'hui, la pollution de l'eau est un problème mondial. Des millions de personnes meurent de maladies provoquées par le manque aigu d'eau potable. Des produits chimiques dangereux, comme les teintures synthétiques, les métaux lourds, le phosphore et les résidus pharmaceutiques, s'accumulent dans l'eau au fil du temps. L'adsorption – processus conventionnel simple, économique, efficace et polyvalent – est privilégiée pour éliminer les polluants dangereux de l'eau. L'application d'adsorbants membranaires polymériques poreux a retenu l'attention. Le présent projet vise à concevoir des fibres noyau-enveloppe coélectrofilées avec de bonnes propriétés mécaniques et une capacité d'adsorption à partir d'acétate de cellulose recyclé pour éliminer les contaminants de l'eau. Ce projet s'inscrit dans le plan de recherche à long terme du demandeur qui vise à utiliser la biomasse canadienne de faible valeur des déchets et des sous-produits pour produire des matières fonctionnelles biodégradables afin de réduire les déchets. L'acétate de cellulose est beaucoup utilisé pour créer une variété de produits de consommation (plus de 600 000 tonnes métriques par année), dont des textiles, des films plastiques et des filtres à cigarettes. La plupart des articles finissent comme litière de surface ou dans les installations de compostage. Ainsi, le recyclage de l'acétate de cellulose peut non seulement réduire la pression sur l'environnement, mais créer également des produits à valeur ajoutée. Les nanocristaux de cellulose renforcent naturellement les composites. Le demandeur souhaite intégrer des nanocristaux de cellulose dans des fibres d'acétate de cellulose électrofilées pour améliorer les propriétés mécaniques et étudier l'effet renforçant des nanocristaux de cellulose de dimensions variées (objectif 1). Il utilisera le charbon actif et le chitosane pour améliorer la capacité d'adsorption. Il fabriquera ensuite des tissus d'acétate de cellulose coélectrofilés contenant des nanocristaux de cellulose (enveloppe intérieure) et du charbon actif/chitosane (enveloppe extérieure) et optimisera les conditions de production (objectif 2). Il étudiera les effets de l'alignement des fibres et de la déacétylation sur les propriétés mécaniques et l'efficacité d'adsorption des tissus coélectrofilés (objectif 3). Le projet proposé vise trois grands résultats. Premièrement, le recyclage des déchets d'acétate de cellulose de faible valeur dans des membranes de tissu ultrafin pour traiter l'eau. Les adsorbants membranaires produits pourront être commercialisés et utilisés pour éliminer les teintures synthétiques et les métaux lourds de l'eau. À long terme, les fibres d'acétate de cellulose coélectrofilées offriront une matrice prometteuse pour charger divers adsorbants inorganiques et organiques de contaminants cibles. Deuxièmement, le projet contribuera à la compréhension fondamentale de l'électrofilature coaxiale. Les additifs modifieront le comportement rhéologique des solutions d'acétate de cellulose et le processus d'électrofilature. Les connaissances acquises orienteront la fabrication future de fibres composites coélectrofilées. Troisièmement, le projet formera une nouvelle génération de PHQ canadien pour s'attaquer aux problèmes de durabilité de l'environnement et aux défis techniques qui entourent la fabrication de matériaux à base de cellulose efficaces et l'utilisation de ces matériaux biodégradables dans des produits de base ou des applications spécialisées.