Academic literature on the topic 'Pâte à papier – Industrie – Coût'

L'Afrique intertropicale sert de cadre à notre réflexion bien que les autres continents tropicaux regorgent d'exemples tout aussi édifiants. Forêt naturelle et forêt plantée ont bien souvent été considérées comme deux pôles opposés de la foresterie, pôles entre lesquels les projets de développement effectuent un mouvement de balancier. Déjà en 1953, Alba1 écrivait : " Il semble inutile d'opposer la sylviculture basée sur la régénération naturelle et celle basée sur la régénération artificielle. D'une part, cela risque d'entraîner des querelles qui, quoique faites sur un ton toujours extrêmement courtois, peuvent blesser inutilement les uns et les autres qui croient le plus souvent, et en toute bonne foi, il faut bien le dire, détenir la vérité en la matière, ce dont on ne saurait les blâmer. " Cette mise en garde n'a pas empêché les deux " clans " d'être plus souvent en opposition qu'en synergie. Dans les années 1960-1970, le balancier était du côté des plantations. C'était l'époque des grands programmes de reboisement, teck en Afrique francophone : gmélina au Mali, pins à Madagascar et okoumé au Gabon dans les années 1950- 1960, puis des grands reboisements périurbains des années 1970 pour le bois énergie. Ces projets étatiques onéreux se sont avérés peu rentables en raison des faibles prix du bois de forêt naturelle pratiqués sur les marchés locaux, ce qui a découragé les bailleurs de fonds. Les plantations sont un investissement à long terme alors que le financement des projets est à court ou moyen terme. Même lorsque les premières rentrées financières des plantations arrivent après six à sept ans (pour le bois de trituration), la faible valeur marchande de ce bois fait que plusieurs rotations sont nécessaires pour rentabiliser l'investissement. Pour les bois d'oeuvre, la révolution est de plusieurs décennies, incompatible avec les cycles des bailleurs de fonds. Ceux-ci considèrent généralement que l'investissement forestier s'arrête quelques années après la plantation et les premiers entretiens. Pourtant, il est nécessaire de financer les travaux ultérieurs pour obtenir in fine des bois de haute qualité à forte valeur marchande car les élagages de pénétration et la première éclaircie fournissent des bois de faibles dimensions qui sont abandonnés sur place en l'absence d'usine de trituration, ce qui est le cas en Afrique. Les éclaircies suivantes produisent des perches et des piquets dont la vente ne finance au mieux que le coût des travaux. Cette absence de retour financier rapide a généré, dans les années 1980, des problèmes au sein des programmes nationaux de reboisement. Par exemple, la Société de développement des forêts ivoiriennes a, faute de pouvoir vendre les premières éclaircies, cessé de planter des tecks pendant plusieurs années, jusqu'au jour où des acheteurs étrangers se sont intéressés à ces produits. À Madagascar, le bailleur de fonds voulait arrêter de financer les plantations de pins initialement destinées à la pâte à papier ; une longue négociation permit de modifier l'objectif du projet et de faire comprendre que les éclaircies et l'élagage étaient indispensables à la production d'un bois de qualité à haute valeur commerciale, et d'obtenir la poursuite du financement des travaux : ce n'est que 26 ans après les premières plantations de pins que les plantations ont commencé à s'autofinancer. Les calculs financiers montrent de très faibles taux de rentabilité interne des plantations ; mais ces calculs ne prennent pas en compte les emplois créés dans les plantations ni le développement des filières de transformation et de commercialisation en aval. (Résumé d'auteur)

Les activités d'achat dans l'industrie des pâtes et papiers représentent une part importante du coût global de la chaîne d'approvisionnement. Les décideurs prévoient l'approvisionnement en bois requis jusqu'à un an à l'avance afin de garantir le volume d'approvisionnement pour le processus de production en continu dans leur usine. Des contrats réguliers, flexibles et d'options avec des fournisseurs de différents groupes sont disponibles. Les fournisseurs sont regroupés en fonction de caractéristiques communes, telles que la propriété des terres forestières. Cependant, lors de l'exécution du plan, des risques affectent les opérations d'approvisionnement. Si les risques ne sont pas intégrés dans le processus de planification des achats, l'atténuation de leur impact sera generalement coûteuse et compliquée. Des contrats ad hoc coûteux supplémentaires pourraient être nécessaires pour compenser le manque de livraisons. Pour aborder ce problème dans cette thèse, dans un premier projet, un modèle mathématique déterministe des opérations d'approvisionnement est développé. L'objectif du modèle est de proposer un plan d'approvisionnement annuel pour minimiser le coût total des opérations relatives. Les opérations sont soumises à des contraintes telles qu’une proportion minimale de l'offre par chaque groupe de fournisseurs, des niveaux cibles des stocks, de la satisfaction de la demande, la capacité par la cour à bois et la capacité du procédé de mise en copeaux. Les décisions sont liées à la sélection des contrats d'approvisionnement, à l'ouverture de cour à bois et aux flux du bois. Dans un deuxième projet, une évaluation du plan d'approvisionnement à partir du modèle déterministe du premier projet est effectuée en utilisant une approche de simulation Monte Carlo. Trois stratégies contractuelles différentes sont comparées : fixes, flexibles et une combinaison des deux types des contrats. L'approche de simulation de ce projet évalue la performance du plan par la valeur attendue et la variabilité du coût total, lorsque le plan est exécuté pendant l'horizon de planification. Dans un troisième projet, une approche de programmation stochastique en deux étapes est utilisée pour fournir un plan d'approvisionnement fiable. L'objectif du modèle est de minimiser le coût prévu du plan d'approvisionnement en présence de différents scénarios générés en fonction des risques. Les décisions lors de la première étape sont la sélection des contrats dans la première période et l'ouverture des cours à bois. Les décisions de la deuxième étape concernent la sélection des contrats commençant après la première période, les flux, l'inventaire et la production du procédé de la mise en copeaux. iii L'étude de cas utilisée dans cette thèse est inspirée par Domtar, une entreprise des pâtes et papiers située au Québec, Canada. Les résultats des trois projets de cette thèse aident les décideurs à réduire les contraintes humaines liées à la planification complexe des achats. Les modèles mathématiques développés fournissent une base pour l'évaluation de la stratégie d'approvisionnement sélectionnée. Cette tâche est presque impossible avec les approches actuelles de l'entreprise, car les évaluations nécessitent la formulation de risques d'approvisionnement. L'approche de programmation stochastique montre de meilleurs résultats financiers par rapport à la planification déterministe, avec une faible variabilité dans l'atténuation de l'impact des risques.
Procurement activities in the pulp and paper industry account for an important part of the overall supply chain cost. Procurement decision-makers plan for the required wood supply up to one year in advance to guarantee the supply volume for the continuous production process at their mill. Regular, flexible and option contracts with suppliers in different groups are available. Suppliers are grouped based on common characteristics such as forestland ownership. However, during the execution of the plan, sourcing risks affect procurement operations. If risks are not integrated into the procurement planning process, mitigating their impact is likely to be expensive and complicated. Additional expensive ad hoc contracts might be required to compensate for the lack of deliveries. To tackle this problem, the first project of this thesis demonstrates the development of a deterministic mathematical model of procurement operations. The objective of the model is to propose an annual procurement plan to minimize the total cost of procurement operations. The operations are subject to constraints such as the minimum share of supply for each group of suppliers, inventory target levels, demand, woodyard capacity, and chipping process capacity. The decisions are related to the selection of sourcing contracts, woodyards opening, and wood supply flow. In the second project, an evaluation of the procurement plan from the deterministic model from project one is performed by using a Monte Carlo simulation approach. Three different strategies are compared as fixed, flexible, and a mix of both contracts. The simulation approach in this project evaluates the performance of the plan by the expected value and variability of the total cost when the plan is executed during the planning horizon. In the third project, a two-stage stochastic programming approach is used to provide a reliable procurement plan. The objective of the model is to minimize the expected cost of the procurement plan in the presence of different scenarios generated based on sourcing risks. First-stage decisions are the selection of contracts in the first period and the opening of woodyards. Second-stage decisions concern the selection of contracts starting after the first period, flow, inventory, and chipping process production. The case study used in this thesis was inspired by Domtar, which is a pulp and paper company located in Quebec, Canada. The results of three projects in this doctoral dissertation support decision-makers to reduce the human limitation in performing complicated procurement planning. The developed mathematical models provide a basis to evaluate the selected procurement strategy. This task is nearly impossible with current approaches in the company, as the evaluations require the formulation of v sourcing risks. The stochastic programming approach shows better financial results comparing to deterministic planning, with low variability in mitigating the impact of risks.

Les pulsations de pression hydraulique mesurees dans un raffineur a disque presentent des amplitudes comprises entre 0,5 et 1 bar. La frequence et l'intensite de ces fluctuations dependent du code de taillage des disques et des parametres de raffinage, notamment de l'entrefer qui conditionne differents regimes d'ecoulement au sein du raffineur. La force de compression exercee sur la suspension fibreuse en ecoulement entre le rotor et le stator correspond a des pressions de l'ordre de 800 kpa. L'evolution de cette force en fonction des variations d'entrefer nous a amenes a definir une grandeur e, representative de la tendance a la fibrillation. E, produit de la force de compression mecanique et de l'entrefer, a la dimension d'une energie et est d'autant plus grande que la tendance a fibriller est elevee. E peut-etre utilisee en complement des theories deja existantes lorsque ces dernieres sont incapables de differencier la severite du traitement en particulier lors de raffinages a flux massique constant

L’industrie canadienne des pâtes et papiers fait face à plusieurs défis importants. Un de ces défis consiste à trouver de nouveaux moyens d’améliorer la création de valeur à travers la chaîne logistique, en fabriquant des produits de haute qualité à partir de matières premières de qualités variables. Généralement, deux stratégies parallèles sont envisagées pour relever ce défi. La première stratégie implique de gérer les flux des matériaux à travers la chaîne logistique de telle manière que les divers types de fibres soient utilisés au mieux par une sélection adaptée des processus à utiliser et des produits à fabriquer. La deuxième stratégie implique de définir la gamme de produits de telle manière qu’elle permette de profiter au mieux des opportunités d’affaires et des propriétés des fibres existantes. La première stratégie est basée sur la ressource tandis que la deuxième stratégie est basée sur les marchés. Cette thèse présente un modèle de planification stratégique qui fournit un cadre mathématique pour le développement de ces stratégies. Le modèle utilise la demande et la valeur des produits pour déterminer comment les produits peuvent être tirés à travers la chaîne logistique de façon à maximiser les revenus tout en considérant les contraintes de disponibilités de la matière et de capacité des équipements. Le modèle permet aussi de tenir compte des rapports entre les propriétés des fibres et les propriétés des produits, pour déterminer comment chaque type de fibre peut être utilisé au mieux. Le modèle est un programme mathématique en nombre entier qui a été mis en application en utilisant ILOG OPL Studio 3.7 et ILOG CPLEX 9.0. Un cas d’étude a été développé basé sur le contexte d’un producteur de pâte et papier intégré. Le modèle a été validé en utilisant une série de scénarios possible. Les résultats démontrent que le modèle est valide, qu’il peut être utilisé pour identifier des stratégies pour améliorer la création de valeur, et qu’il peut être résolu assez rapidement pour permettre son application à un réseau manufacturier.
The Canadian pulp and paper industry is facing several important challenges. One of these challenges is to find new ways of improving value creation throughout the value chain while manufacturing high quality products from raw materials with inherently variable properties. This challenge can be addressed using two parallel strategies. The first of these involves managing the flow of materials through the value chain in such a way that fibre grades are directed to the processes and end-products to which they are best suited. The second involves tailoring the end-product range to take maximum advantage of existing market conditions and fibre resource properties. Operating simultaneously, these strategies ensure the profits generated from the available fibre resources are maximized. This thesis presents a strategic planning model which provides a mathematical framework for developing these strategies. The model uses customer demand and market value to determine how strongly each end-product is pulled through the value chain, and raw material availability and cost, together with established relationships between fibre properties and pulp and paper properties, to determine how various fibre grades are utilized. The model itself is a large mixed-integer program which was implemented using ILOG OPL Studio 3.7 with ILOG CPLEX 9.0 as solver. A test case was developed based on a realistic integrated pulp and paper mill, and the model was validated using a series of example scenarios. The results show that the model is valid, that it can be used to identify strategies for significantly improving value creation, and that it can be solved quickly enough to allow its expansion to a production network environment.
Inscrit au Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures

Le raffinage des pâtes chimiques blanchies est de première importance pour produire des papiers suffisamment résistants répondant aux exigences de production sur machine et de qualité. Cette étape permet de modifier les caractéristiques morphologiques des fibres, d'améliorer la formation de la feu ille et d'augmenter les résistances mécaniques du papier. Le raffinage requiert jusqu'à 30% de la consommation totale d'une usine de production de papiers; en conséquence, des solutions visant à réduire la facture énergétique de ce poste sont recherchées. Dans ce contexte, l'utilisation d'enzymes dans le processus de préparation des fibres est une de ces solutions respectueuse de l'environnement. Des enzymes présentant des actions ciblées sur les composants de la paroi des fibres ont été appliquées à des pâtes commerciales blanchies issues de la cuisson de mélanges de résineux et de la cuisson d'eucalyptus brésilien avant raffinage. Grâce à ces travaux, l'impact du traitement enzymatique sur l'organisation des composés de la paroi et les propriétés des fibres a été évalué et quantifié. Les résultats diffèrent d'une enzyme à l'autre. Les enzymes ayant une activité cellobiohydrolase, xylanase ou mannanase ont présenté une action limitée. Peu de changements été observés. Seul le traitement par une xylanase a permis une amélioration de blancheur. Les cellulases présentant une activité endoglucanase majoritaire ont conduit à une ouverture de la structure des fibres, une augmentation de la proportion d'eau liée et de la résistance à la rupture du papier. L'observation en microscopie électronique couplé à de l'immunomarquage a par ailleurs permis de mettre en évidence la pénétration de cette enzyme au coeur de la paroi de la fibre. Toutefois, dans le cas de la pâte de résineux, la longueur des fibres a fortement été réduite. L'optimisation des conditions de traitement mécanique au travers d'une diminution de l'intensité de raffinage et de la quantité d'enzymes appliquée a permis de limiter la perte de résistance au déchirement consécutive à cette coupe. Dans ces conditions, en acceptant une diminution des résistances de 10% pour la rupture et de 13% pour le déchirement, une économie d'énergie de raffinage de 40% devient possible. Dans le cas de la pâte d'eucalyptus, les endoglucanases ont généré les effets les plus importants avec une augmentation de la résistance des feuilles et une égouttabilité supérieure. Avec un raffinage enzymatique optimisé, il devient possible de réduire de 45% la consommation d'énergie pour atteindre une résistance à la rupture de la feuille de papier de 4km (longueur de rupture)
To produce papers matching with the requirements of paper machines and customers , it is of of the utmost importance to refine bleached chemical pulps. This stage allows modifying the morphological characteristics of fibres, to improve the paper formation and to develop the mechanical resistance of paper. The refining requires up to 30 % of the total energy consumption of a paper mill. Consequently, it is a key issue to look for solutions aiming at reducing the energy bill of this post. In this context, the addition of enzymes in the process could be one of these environmentally friendly solutions. The enzymes chosen, introduced before refining, have a specific action on the fibre wall chemid ll components of bleached kraft pulps which have been obtained from a mix of softwood or fram Brazilian eucalyptus. Results of introducing the enzyme allowed assessment and quantification of the impact of the enzyme treatment on fibre compounds organization and praperties. The consequences of the enzyme treatment differed from an enzyme to another one. Enzymes presenting an activity cellobiohydrolase, xylanase or mannanase had limited effects. Changes were too narrow to be noticed. Xylanase treatment only resulted in an improvement in pulp brightness. Cellulases presenting major endoglucanase activity opened the structure of fibres, increasing the proportion of linked water in the wall and the tensile strength of paper. Observations with electron microscopy coupled with immunolabelling technique showed the penetration of this enzyme through the fibre wall. Nevertheless, in the case of softwood pulp, fibre length dropped. The optimization of the enzyme amount and the mechanical treatment through a reduction of the refining intensity, reduced tear strength losses. In these conditions, if a reduction of 10 % of tensile strength and 13 % of tear strength can be tolerated, 40 % of refining energy could be saved. Ln the case of eucalyptus pulp, endoglucanases generated the most important effects with an improvement of the paper resistance and a better drainage. With an optimizedenzymatic refining, it became possible to reduce the energy consumption by 45 % to reach 4km of breaking length, while maintaining high levels in the other relevant parameters

Les biotechnologies peuvent être utilisées dans le domaine de l'industrie papetière comme alternatives aux procédés chimiques de production de pâtes à papier. Dans le cadre de ces travaux de thèse nous avons souhaité exploiter les avancées technologiques dans le domaine de la génomique et de l'ingénierie des protéines pour améliorer les procédés biotechnologiques appliqués à la production et au blanchiment de pâtes chimiques. Dans une première partie, le secrétome du Basidiomycète Phanerochaete chrysosporium, cultivé sur copeaux de bois de résineux en conditions de biopulping, a été analysé. Une approche protéomique a été choisie, en exploitant le génome de ce champignon. L'analyse protéomique a révélé la production de différentes enzymes impliquées dans la biodégradation des constituants du bois. La sécrétion de certaines des enzymes identifiées a été démontrée pour la première fois. Les copeaux de bois traités ont par la suite été soumis à un procédé de mise en pâte chimique (procédé kraft) et à un blanchiment au dioxyde de chlore. Le traitement fongique a conduit à une augmentation du rendement en pâte kraft, accompagnée d'une augmentation de la blancheur finale de la pâte produite et d'une diminution de la consommation en réactifs de blanchiment. Ces effets peuvent être partiellement expliqués par une production d'enzymes spécifique de dégradation du bois. Dans la deuxième partie de ces travaux, la laccase du Basidiomycète Pycnoporus cinnabarinus a été modifiée par fusion à un module de fixation aux carbohydrates (CBM) fongique. La laccase-CBM obtenue a pu être produite chez Aspergillus niger, et ses capacités de fixation à un substrat cellulosique et à des fibres de pâte kraft de résineux ont été évaluées. La laccase-CBM a été comparée à la laccase de P. Cinnabarinus dans des essais de délignification et de blanchiment d'une pâte kraft de résineux, en présence d'un médiateur d'oxydoréduction (hydroxybenzotriazole). La présence du CBM a permis d'améliorer la biodélignification de la pâte kraft étudiée par la laccase, conduisant à une diminution de la charge enzymatique, une augmentation de la blancheur finale de la pâte, une diminution de la consommation en dioxyde de chlore et une préservation des propriétés mécaniques des fibres. Des analyses microscopiques ont révélé une pénétration de la laccase-CBM dans la paroi des fibres, et sa rétention au sein des fibres à la fin du traitement enzymatique
Biotechnologies can be applied to paper industry as an alternative to chemical processes for pulp and paper production. In this work advances in genomic and protein engineering were used to improve biotechnological processes applied to chemical pulps production and bleaching. In the first part of this work, the Phanerochaete chrysosporium secretome, grown on softwood chips under biopulping conditions was analysed. A proteomic approach was chosen, using the P. Chrysosporium genome. Proteomic analysis revealed the production of several enzymes involved in wood biodegradation. The secretion of some of the identified enzymes was demonstrated for the first time. Biotreated wood chips were further submitted to kraft cooking and chlorine dioxide bleaching. Fungal treatment led to an increase of pulp yield, as well as an increase of pulp final brightness and a decrease in chlorine dioxide consumption. These effects could be partially explained by the production of specific wood-degrading enzymes. In the second part, Pycnoporus cinnabarinus laccase was fused to a fungal carbohydrate binding module (CBM). The laccase-CBM was produced in Aspergillus niger, and binding capabilities of the enzyme on a cellulosic substrate and on softwood kraft pulp fibers were evaluated. Laccase-CBM and P. Cinnabarinus laccase were compared for their softwood kraft pulp biobleaching potential, in the presence of a redox mediator (hydroxybenzotriazole). The presence of the CBM could improve pulp biodelignification with laccase, leading to a decrease in the enzymatic charge, an increase of pulp final brightness, a decrease in chlorine dioxide consumption and a preservation of pulp mechanical properties. Microscopic examinations revealed a penetration of the laccase-CBM in the fiber wall, and retention of the enzyme inside the pulp fibers at the end of the enzymatic treatment

L'exploitation des materiaux lignocellulosiques est souvent liee a etape de delignification selective comme dans l'industrie papetiere. L'ozonation permet cette operation dans des conditions interessantes. La maitrise de la chimie du procede d'ozonation passe par une connaissance approfondie de la nature et de l'evolution des composes formes. La combinaison de differentes techniques analytiques a permis l'identification des produits d'ozonation de sciure de peuplier et de composes modeles de lignines adsorbes sur support solide. Certains esters n'ont pu etre detectes que par thermodesorption utilisee comme technique d'injection associee au couplage chromatographie en phase gazeuse-spectrometrie de masse. L'evolution comparee des structures des produits d'ozonation de la sciure et de composes modeles a permis de proposer un schema global de l'action de l'ozone sur la lignocellulose, base sur: la degradation du reseau macromoleculaire de lignines, la liberation consecutive des polysaccharides et les effets des produits d'ozonation formes sur la poursuite de la reaction d'ozonation

L'industrie de la pate a papier se revele etre grosse consommatrice de bois et polluante par les reactifs soufres et chlores qu'elle utilise. Cette etude presente des solutions originales a ces differents problemes. Apres une bibliographie des procedes kraft et bisulfite, la fabrication de pate a papier par un procede alcalin soude/anthraquinone en deux etapes impregnation et cuisson est etudiee. Une optimisation effectuee sur la production de pate a partir de bagasse de canne a sucre a permis de limiter les quantites de reactifs et d'eau, et de substituer une partie de soude par du na#2co#3 tout en ameliorant sensiblement les qualites de la pate. Dans un second temps la soude est remplacee en totalite par du na#2co#3 et du cao qui generent, dans le reacteur lors de la cuisson, de la soude et du caco#3 finement depose sur les fibres. Ceci permet de produire de la pate directement chargee et de qualite equivalente. Ces etudes ont porte sur de nombreuses plantes annelles reconnues pour leur qualite papetiere. Une seconde etude bibliographique portant sur la chimie du blanchiment a permis de montrer les limites des reactifs chlores trop polluants. L'ozone peut etre utilise comme agent delignifiant et blanchissant des pates precedemment fabriquees. L'etude concerne la mise au point d'un reacteur et la recherche des conditions satisfaisantes de blanchiment. Elle a conduit au choix d'un stade z a haute consistance, limitant les charges d'ozone a 1% par rapport a la pate. Differentes sequences de blanchiment en trois phases a partir d'ozone et de peroxyde, sont proposees sur les pates chargees et non chargees. La charge caco#3 permet de limiter la degradation des fibres. L'etude repond aux grands problemes poses par cette industrie, en developpant un procede sans soufre ni chlore, et specialement adapte a des plantes annuelles (pailles, sorgho, bagasse)