Transformer les résidus en énergie
Kelly Hawboldt imagine un monde où les habitants des provinces de l'Atlantique peuvent avoir leurs propres sources d'énergie ou leurs propres systèmes de filtration d'eau construits entièrement à partir des résidus de biomasse de la région. Hawboldt est ingénieure chimiste et travaille à la faculté d'ingénierie de l'Université Memorial.
Elle se concentre sur la conversion des résidus de biomasse provenant des secteurs forestier et halieutique — déchets de scieries et de pâtes et papiers, sciure, copeaux de bois et résidus de crustacés, par exemple — en produits de valeur. “Il y a beaucoup de valeur ajoutée dans ces résidus, alors nous essayons de récupérer cette utilité”, dit-elle. “Nous avons développé des procédés verts et durables pour extraire cette valeur, puis nous essayons de développer des sous-produits qui ont un cycle de vie — ils se dégradent soit en ce qu'ils étaient au départ, soit peuvent être utilisés pour fabriquer autre chose.” La pyrolyse (combustion sans oxygène à haute température) de ces résidus peut produire trois types de produits : un gaz qui peut être utilisé pour l'énergie, un liquide qui produira également de l'énergie, ou un solide sous forme de carbone, qui peut être utilisé comme absorbant pour les contaminants.
Elle collabore avec Stephanie MacQuarrie, professeure agrégée de chimie à l'Université du Cap-Breton. “Elle est chimiste et je suis ingénieure chimiste, donc c'est un bon mélange”, explique Hawboldt. “Nous mélangeons les coquilles de moules et les résidus forestiers, ce qui modifie la qualité des sous-produits.
Ils pourraient, par exemple, avoir une meilleure capacité d'absorption pour certains types de contaminants.” Elle se concentre sur les provinces de l'Atlantique parce que c'est une petite région, avec une petite population et beaucoup de biomasse. “En raison du transport, il est difficile d'amener les résidus de biomasse sur un marché”, explique-t-elle. “Donc, nous nous concentrons sur le développement de produits et de procédés qui construiront cette communauté plutôt que d'essayer d'exporter tout.
Les entreprises forestières pourraient fournir leur propre énergie ou leur propre source de filtration d'eau. C'est là que nous aimerions aller.” Hawboldt travaille dans ce domaine depuis 15 ans et utilise le calcul haute performance via ACENET et Compute Canada pour effectuer ses recherches.
Une fois qu'elle a établi des procédés pour la revalorisation de ses résidus, elle les modélise afin de pouvoir modifier les conceptions. “Expérimentalement, ce type de travail prendrait beaucoup de temps, mais nous pouvons varier les choses dans le modèle et une fois que nous l'avons validé, il est beaucoup plus rapide et facile de changer les choses”, dit-elle.
Avec la Dre MacQuarrie, elle crée du biochar — le produit solide de la pyrolyse et un matériau hautement poreux avec diverses fonctions qui doit être analysé pour en tirer les meilleurs avantages. “Avec ACENET, nous avons modélisé la surface du char et ensuite nous voyons s'il y a une tendance pour divers contaminants à être absorbés”, explique-t-elle. “Donc, je pourrais prendre du sulfure d'hydrogène ou un métal et le modèle moléculaire effectuerait une série de calculs pour voir si, en fonction de la surface de ce char, il y a une tendance pour notre contaminant d'intérêt à être absorbé.
Si c'est le cas, nous pouvons alors réaliser l'expérience plus détaillée. C'est un outil de dépistage très utile.” ACENET, dit-elle, est essentiel pour son travail. “Certains de ces modèles peuvent prendre des jours à s'exécuter. Sans ACENET, je ne pense pas que nous pourrions les exécuter. On parlerait de mois au lieu de jours.”