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Séminaire des Doctorants PEFOGRN-BC

Projet de recherche

Thème: Aspects économiques pour le développement d’adhésifs écoresponsables

pour le bois

Présentation: Ekila Roland Jacks

Sommaire

• Introduction

• Revue de littérature

• Matériel et méthode

• Résultats

• Conclusion

Introduction

Transformation d’une matière première renouvelable

Performance environnementale limitée des adhésifs utilisés

Introduction

• Sous-produits de l’industrie forestière

• Source potentielle d’adhésifs pour le bois

Introduction

Revue de littérature Adhésifs pour le bois

Avant 1800: Colles artisanales [Riedl, 2008]

1895-1926: Colles industrielles naturelles

1930: Adhésifs pétrochimiques

Depuis 1970: Adhésifs à base végétale

Revue de littérature

• Tannins

• Tannins hydrolysables

• Tannins condensés


• Qualification environnementale

Adhésif urée-formaldéhyde: toxicité, émission de COV, de GES, ressources non renouvelables

Adhésif à base de tanins: Non toxique, émissions réduites GES, ressources renouvelables


• La chimie verte

• Articuler autour de douze principes [Fiksel, 2012]

• Produits chimiques durables à faible trace environnementale


Écoconception

• Conception basée sur l’ACV

• Vise à limiter l’impact environnemental des procédés et produits

• Modèle d’industrialisation durable [Fiksel, 2012]


Analyse économique

• Coûts

• Revenus

• Valeur ajoutée

Matériel et Méthode

Matériel

• Adhésifs urée formaldéhyde (UF)

• Adhésifs à base de tannin autocondensé


Paramètres d'investissement de biens à long terme: Adhésifs U F

Paramètres Base d'estimation Valeurs Sources

Usine

Sondage auprès de responsables d’un nombre d’usines 10

[Peters et Timmerhaus]

1991]

Fond de roulement % du coût de l’usine 10 [Galibois,

2001]

Durée de vie du projet an 10

Taux d'intérêt (TRAM) % 15


Paramètres d'exploitation: Adhésifs U F


Période d'opération jours.an-1 350 Momentive

Capacité de production mille.tonnes.résine.an-1 60 Momentive

Période d'opération quotidienne heures.jr-1 24 Momentive

Rendement des opérations % 95,9 Momentive

Production U F % de la production

totale 85 Momentive

Matériel et Méthode Paramètres opératoire: Adhésifs U F

Paramètres opératoire Base d'estimation Valeurs Sources

Urée mille.tonnes.an-1 32,4 [Bandel, 1995]

Méthanol mille.tonnes.an-1 38,4 [NIIR Projet, 2007]

Sucre mille.tonnes.an-1 1,61 [NIIR Projet, 2007]

Eau mille.m3.an-1 15

Main d'œuvre Procédé nombre d'employés 12 Momentive

Réparation et entretien % coût de l'usine 6

[Piters et Timmerhaus, 1991]

Taxes % coût de l'usine 2 [Piters et Timmerhaus,

1991]

Assurance % coût de l'usine 1 [Piters et Timmerhaus,

1991]


Paramètres indirects de production d'adhésifs U F


Dépenses administratives % coût de main d'œuvre 30

[Piters et Timmerhaus

, 1991]

Recherche et développement % revenu de vente 2


, 1991]

Distribution et commercialisation % coût du produit 5


, 1991]


Coûts d'investissement de biens à long terme: Adhésifs U F

Composantes Coûts (M$CAD)

Coûts unitaires ($CAD/tonne) Sources

Usine U F 19,36 32,27 [Peters et

Timmerhaus, 1991]

Fonds de roulement 1,94 3,23 [Galibois, 2001]

Total investissement 21,30 35,49


Coûts direct de production: Adhésifs U F

Composantes Base d'estimation

Coûts (Million$CA

D)

Coûts unitaires

($CAD/tonne) Sources

Urée 220$CAD/t 7,13 119

Méthanol 450$CAD/t 17,29 288

[Tianjin Ruifengtiantai International

Trade]

Sucre 453$CAD/t 0,73 12

Eau 0,05$CAD/m 0,00075 0,013 [Coudert, 2013]

Main d'œuvre 25$CAD/h 2,52 42 [Coudert, 2013]

Maintenance et réparation M$CAD 1,16 19 Total coûts direct de production M$CAD 29 481


Charges Fixes: Adhésifs U F

Composantes

Coûts (million$CAD)

Coûts unitaires ($CAD/tonne) Sources

Assurance 0,19 3,23 [Piters et Timmerhaus,

1991]

Taxes 0,039 0,65 [Piters et Timmerhaus,

1991]

Total charges fixes 0,23 3,87


Frais Généraux : Adhésifs U F

Éléments Coûts (million

$CAD) Coûts unitaires

($/tonne) Source

Dépense administrative 0,76 12,60 [Peters et

Timmerhaus, 1991]

Distribution et commercialisation 1,44 24,03

[Peters et Timmerhaus, 1991]

Recherche et développement 1,2 20


Total des frais généraux 3,40 56,63


Coûts d'investissement des biens à long terme: Adhésifs tannin

Composantes Couts (Million

$CAD) Coûts unitaires

($/tonne) Sources

Unité de production 3,36 5,60 [Galibois, 2001]

Fonds de roulement 0,33 0,56 [Galibois, 2001]

coûts d'investissement de biens à long terme 3,69 6,16


Coûts de production : Adhésifs à base de tanin

Éléments Base de calcul Coûts (M$CAD)

Coûts unitaires ($/tonne) Sources

Tannin 1 900$CAD/t 45,60 760 [Wieland, 2007]

Eau 0,05$CAD/m 0,0018 1,8 [Coudert, 2013]

silice (SiO2) 400$CAD/t 0,58 9,6 [Aldrich, 2014]

Main d'œuvre 25$CAD/h 2,52 42 [Coudert, 2013]

Énergie 0,07$CAD/Kwh 0,024 0,40 [La presse.ca, 2013]

Maintenance et réparation $CAD 0,20 3,36


Brevet et redevance 0,05$CAD/t 0,003 0,05 [Coudert, 2013]

Total coûts directs de production $CAD 48,93 817,21


Charges fixes : Adhésifs à base de tannin

Composantes

Coûts (million $CAD)

Coûts unitaire ($/tonne) Sources

Taxes 0,067 1,12 [Piters et Timmerhaus, 1991]

Assurance 0,034 0,56 [Piters et Timmerhaus, 1991]

Total charges fixes 0,10 1,68


Frais Généraux : Adhésifs à base de tannin

Composantes Coûts

(million$CAD) Coûts unitaires ($CAD/tonne) Sources

Dépenses administratives 0,76 12,60


Distribution et commercialisation 2,51 40,77


Recherche et développement 1,2 0,02


Total des frais généraux 4,40 53,39

Résultats et discussion Bilan économique de la production des adhésifs UF et tannin

Adhésifs U F Adhésifs à base de tanin

Valeur du Capital 21,30M$CAD 3,70M$CAD

Coût total du produit 35,71M$CAD 53,42M$CAD

Coût unitaire 595$CAD/t 890$CAD/t

Revenu 60 M$CAD 60 M$CAD

Revenu unitaire 1 000$CAD/t 1 000$CAD/t

Profit 24,29M$CAD 7M$CAD

Profit unitaire 406$CAD/t 122,3$CAD/t

Résultats et discussion

Évaluation de la rentabilité

Adhésifs U F Adhésifs à base de tannin

Temps de récupération 1an 1an

Valeur Actualisée Net (VAN) 406 M$CAD 122 M$CAD

Taux de rendement (TRI) 114% 178%

Résultats et discussion

Analyse de sensibilité de la production des adhésifs à base de tannin

Augmentation de 10% du

revenu unitaire

Diminution de 10% du coût de

tanin

Augmentation du revenu unitaire et diminution coût

de tanin de 10%

Valeur du capital 3,70M$CAD 3,70M$CAD 3,70M$CAD Coût total du produit 53,42M$CAD 50,30M$CAD 50,30M$CAD

Revenu 66M$CAD 60M$CAD 66M$CAD

Profit 12,58M$CAD 9,70M$CAD 15,70M$CAD

Temps de récupération 1an 1an 1an

Valeur actualisée Net (VAN) 215M$CAD 191M$CAD 320M$CAD

TRI 291% 262% 421%

Conclusion • La production des adhésifs à base de tannin autocondensés à revenu égal à

celui des adhésifs urée formaldéhyde soit 1000$CAD/tonne est un projet économiquement viable. En dépit de certaines limites portant sur l’estimation des coûts d’investissement à long terme faisant appel à des expertises diverses. Nos résultat restent satisfaisants quoique sensiblement inférieurs en termes de profits réalisés par les industriels en ce qui concerne la production d’adhésifs urée formaldéhyde.

• Bien que rentable la différence des profits enregistrés dans la production ces deux adhésifs confirment la position de choix qu’occupe l’urée formaldéhyde et la résistance de nombreux industriels à développer des adhésifs à base de tannin.

• Une solution au coût de production élevés rencontrés serait de travailler au marketing pour générer des revenus supérieurs ou alors d’orienter les ingénieurs dans la réduction des coûts du tannin afin de retrouver des niveaux de profit proches de ceux des adhésifs conventionnels.

Bibliographie Fiksel J, 2012: Design for Environement, United State, ISBN 978-0-07-177622-6 Organisation des nations unies pour le développement industriel 1977: Les adhésifs employés dans l’industrie de la transformation du bois Vienne (Autriche), ID/223 (ID/WG.248/17/Rev.1 Bandel, A. 1995: Gluing wood edited by Castas srl Via Antica 12 I-33048 San Giovanni al Natisone Riedl B. 2008: Adhésif pour le bois, notes de cours, Faculté de Foresterie et géomatique Université Laval, Québec, Canada Pizzi, A. 1994: Advanced wood adhesives technology ISBN 0-8247-9266-1 Marcel Dekker, Inc. 270 Madison Avenue, New York, New York 10016. Galibois A. 2001: Analyse économique pour ingénieur, les éditions AGA inc. Saint-FoyQuébec, Canada 929 pages

Wieland, S. 2007: Utilisation d’adhésifs respectueuses de l’environnement pour la fabrication de panneaux dérivés du bois à faible émission de formaldéhyde-caractérisation de paramètres de préssage- évaluation des propriétés des panneaux. Nancy université. [email protected] Coudert, L. 2013: Décontamination des déchets de bois traité à base de composés cuivrés en vue de leur valorisation. Université du Québec, Institut Nationale de la Recherche Scientifique Centre Eau Terre Environnement.

Peters M S. Timmerhaus Klaus. 1991: Plant design economics for chemical engineers ISBN 0-07-049613-7.

NIIR Project consultancy Service (Dehli). Board of consultants&Engineers Dehli Asia Pacifique Business 2007.

Tianjin Ruifengtiantai Intl (2014)

La Presse.ca (2014)

Aldrich (2014),

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