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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
Introduction
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
Revue de littérature
Revue de littérature
Revue de littérature
• 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
Revue de littérature
• La chimie verte
• Articuler autour de douze principes [Fiksel, 2012]
• Produits chimiques durables à faible trace environnementale
Revue de littérature
Écoconception
• Conception basée sur l’ACV
• Vise à limiter l’impact environnemental des procédés et produits
• Modèle d’industrialisation durable [Fiksel, 2012]
Revue de littérature
Analyse économique
• Coûts
• Revenus
• Valeur ajoutée
Matériel et Méthode
Matériel
• Adhésifs urée formaldéhyde (UF)
• Adhésifs à base de tannin autocondensé
Matériel et Méthode
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
Matériel et Méthode
Paramètres d'exploitation: Adhésifs U F
Paramètres Base d'estimation Valeurs Sources
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]
Matériel et Méthode
Paramètres indirects de production d'adhésifs U F
Paramètres Base d'estimation Valeurs Sources
Dépenses administratives % coût de main d'œuvre 30
[Piters et Timmerhaus
, 1991]
Recherche et développement % revenu de vente 2
[Piters et Timmerhaus
, 1991]
Distribution et commercialisation % coût du produit 5
[Piters et Timmerhaus
, 1991]
Matériel et Méthode
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
Matériel et Méthode
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$CAD 29 481
Matériel et Méthode
Charges Fixes: Adhésifs U F
Composantes
Coûts (million$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
Matériel et Méthode
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
[Peters et Timmerhaus, 1991]
Total des frais généraux 3,40 56,63
Matériel et Méthode
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
Matériel et Méthode
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 $CAD 0,20 3,36
[Peters et Timmerhaus, 1991]
Brevet et redevance 0,05$CAD/t 0,003 0,05 [Coudert, 2013]
Total coûts directs de production $CAD 48,93 817,21
Matériel et Méthode
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
Matériel et Méthode
Frais Généraux : Adhésifs à base de tannin
Composantes Coûts
(million$CAD) Coûts unitaires ($CAD/tonne) Sources
Dépenses administratives 0,76 12,60
[Peters et Timmerhaus, 1991]
Distribution et commercialisation 2,51 40,77
[Peters et Timmerhaus, 1991]
Recherche et développement 1,2 0,02
[Peters et Timmerhaus, 1991]
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. theses.sciences@scd.uhp-nancy.fr 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),
Séminaire des doctorants PEFOGRN-BC
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