Les papiers et emballages bioacZfs

 Les papiers et emballages bioac0fs Tarik Jabrane Chercheur, Innofibre du Cégep de Trois-­‐Rivières Emballages innovateurs et papiers bioac0fs 1
Plan de la présenta2on • 
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Introduc2on Probléma2que des contamina2ons alimentaires Le papier bioac2f, un produit du bois innovant Exemples de papiers bioac2fs Exemple d’un projet Innofibre – Sen2nel Résultats Conclusions 2
Présenta2on d’Innofibre •  Centre collégial de transfert de technologie (CCTT) –  Par2e intégrante du Cégep de Trois-­‐Rivières –  Membre du Réseau Trans-­‐tech •  40 CCTT « techno » •  6 CCTT « social » •  Recherche appliquée, transfert et sou2en technique pour PME et GE •  16 chercheurs, techniciens et enseignants •  Créé en 1989, déménagé au pavillon CIPP en 2006 (bureaux, labos et usines pilotes) 3
Dans les laboratoires •  Service d’analyses complet pour les pâtes, les papiers et les cartons – 
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Contrôle de la qualité Contrôle du procédé Résolu2on de problèmes de produc2on Op2misa2on de procédé Système de fiabilité, comparaison des méthodes •  Développement de produits –  Procédés à l’échelle laboratoire –  Recyclage et désencrage –  Traitement de surface (CLC-­‐7000) 4
Une usine pilote unique Usine pilote unique au Canada pour reproduire les procédés par0ellement ou en en0er : •  Atelier pour la mise en pâte, le traitement des pâtes et le bioraffinage •  Machine à papier pilote complète •  Traitement de surface pour modifier et fonc2onnaliser les papiers, les cartons, les membranes 5
Introduc2on •  Contamina2ons alimentaires – 
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0.7 à 1.4 milliard de cas dans le monde 76 millions de cas/année aux U.S.A 323 000 hospitalisa2ons aux U.S.A 5200 décès aux U.S.A •  L’eau: or bleu du XXI siècle –  1,5 milliard n'ont pas accès à l'eau potable –  5 millions meurent de maladies liées à la qualité de l'eau –  4500 enfants de moins de 5 ans meurent chaque jour de maladies faciles à détecter 6
Probléma2que au Canada •  Contamina2ons alimentaires –  2 millions de cas annuellement –  22 décès (Listériose, 2008) –  5000 à 12000 personnes contaminées annuellement par E. coli O157:H7 •  Contamina2ons d’eau –  7 décès et 2500 malades (Walkerton, 2000) –  72M$ de compensa2on pour les vic2mes de la tragédie de Walkerton. 7
Réduire le nombre des épidémies •  Plus d’inspecteurs alimentaires •  Le Canada dépense $10 par capita en sécurité alimentaire –  Plus que la plupart des pays industrialisés. –  Des milliards inves2s pour compenser les effets psychologiques. –  7500 employés et $700 millions de budget pour l’agence canadienne d’inspec2on des aliments. •  Les canadiens veulent: – 
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Plus de transparence. Plus de connaissances à propos des systèmes alimentaires. Des réponses à propos des pra2ques de l’industrie. Accès facile à l’informa2on. 8
La sensibilisa2on 9
La percep2on du risque •  XL Foods: 16 contamina2ons, aucun morts •  1 M de lb de viande de bœuf (1200 bovins) enfouis. 10
La percep2on du risque •  « C’est honteux de voir des protéines gaspillées au lieu d’être traitées et retournées à la chaine alimentaire ». •  « Les canadiens, provenant d’un pays riche, ne vont pas acheter de la viande, si celle-­‐ci a été traitée. Plutôt l’enfouir que d’y consacrer le temps et l’énergie ». •  « Si vous donner au consommateur le choix entre acheter du bœuf qui a été exposé à des radia2ons pour tuer des bactéries telles que E. coli, et acheter un produit qui n’a pas été « irradié », il va presque toujours prendre celui sans radia2on, même s’il a plus de probabilité de contenir E. coli». Jean Kamanzi, ancien directeur de la division de sécurité alimentaire Agence canadienne d’inspec6on des aliments. 11
La percep2on du risque •  « Ce n’est pas raisonnable, ce n’est pas scien2fique, c’est uniquement basé sur l’inquiétude et la percep2on du consommateur ». •  « Le consommateur fait sa propre évalua2on du risque qui n’est pas du tout scien2fique. C’est basé sur une certaine peur. Il n’est pas vraiment informé ». Jean Kamanzi, ancien directeur de la division de sécurité alimentaire Agence canadienne d’inspec6on des aliments. 12
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Le papier bioac2f •  Défini2on: Papier pouvant détecter, capturer et/ou désac0ver des pathogènes présents dans l'air, l'eau et/
ou dans des aliments. •  Développement et u2lisa2on d’agents bioac2fs. •  Enzymes , bactériophages , an2corps , aptamères . •  Immobilisa2on d’agents bioac2fs sur le papier –  adsorp2on physique, adsorp2on chimique. •  Fabrica2on industrielle de papiers bioac2fs –  Techniques d’impression/couchage conven2onnelles. 14
Pourquoi le papier ? • 
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Matériau fibreux, poreux et hygroscopique Biodégradable Compostable Recyclable Renouvelable Bilan carbonique neutre Propriétés barrière Peut être incinéré Peu coûteux Produit en grandes quan2tés Le « simple » papier un produit du bois innovant ? 15
Une mul2tude d’applica2ons poten2elles •  Filtra0on : masques, filtres à air, filtres à eau, vêtements de protec2on •  Diagnos0c: emballages alimentaires, monitorage médicale, risques biologiques, défense biologique 16
Exemples de papiers bioac2fs •  Bandeletes chromatographiques – 
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Bandeletes pour sépara2on microfluidique Bandeletes liposomes de détec2on de bactéries Bandeletes de détec2on colorimétrique de H2S Bandeletes de détec2on colorimétrique de bactéries Mouchoir bioac2f Emballage an2microbien Emballage bioac2f Essuie-­‐main an2bactérien 17
Bandeletes pour sépara2on microfluidique •  Détec2on colorimétrique de glucose et de protéine •  Principe de fonc2onnement –  Généra2on de canaux hydrophobiques par impression d’une solu2on de polymère hydrophobe sur un papier filtre –  Déposi2on d’enzymes de développement de couleur dans les chambres –  La force capillaire avre les échan2llons [Whitesides e t a l. 2007] liquides dans les canaux du papier –  Le papier peut être plié pour générer des canaux en 3-­‐D 18
Bandeletes liposomes de détec2on colorimétrique de bactéries •  Principe de fonc2onnement –  Vésicules de bicouches lipidiques concentriques emprisonnant des colorants –  L’enveloppe des liposomes con2ent des récepteurs de bactérie (an0corps, aptamères ou an0gènes) –  L’intensité de couleur est propor2onnelle au nombre de bactéries •  Avantages: –  Flexibilité : test de grossesse, –  Sensibilité: 103 cfu/ml, rapidité: 10 min [Durst et al., 2002] •  Inconvénients: –  Coût de développement élevé Détec2on d’E.coli 19
Bandeletes de détec2on colorimétrique de sulfure d'hydrogène H2S •  Principe de fonc2onnement –  La présence de H2S est un indicateur de contamina2on fécale –  Un papier est imprégné d’un mélange d’agents réac2fs contenant l’indicateur citrate de fer ammoniacal –  Le papier est trempé dans un échan2llon puis incubé 3 jours –  H2S réagit avec le sel ferrique et forme un précipité noir insoluble de sulfure de fer et une odeur d’œuf pourri de sulfure d'hydrogène •  Avantages: –  Faible coût ($0.05/test) et facilité d’u2lisa2on •  Inconvénients: –  Détec2on lente et peu spécifique [Mosley et al. 2005] 20
Bandeletes de détec2on colorimétrique de bactéries •  Principe de fonc2onnement – 
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Le papier est imprégné d’une solu2on de chromogène PYR La bandelete est mise au contact d’une colonie bactérienne Une goute de réac2f est appliquée à la zone inoculée L’hydrolyse du chromogène par une enzyme bactérienne provoque un changement de couleur de la bandelete •  Avantages –  Sensibilité: colora2on intense –  Rapidité: 10 minutes d’incuba2on •  Inconvénients –  Peu spécifique BBL™ DrySlide™ PYR Kit 21
Mouchoir bioac2f •  Principe de fonc2onnement –  Mouchoir en papier à trois plis –  Le pli médian est traité par une formule an2virale ac0vée par l’humidité nasale, l’éternuement ou la toux •  Avantages –  Le mouchoir prétend capturer 99.99% des virus de rhume et de la grippe en moins de 15 minutes •  Inconvénients –  Le mouchoir ne capture pas les bactéries, mycoses et autres virus. 22
KleenexMC An2-­‐Viral Emballage an2microbien •  Emballage an0microbien •  Principe de fonc2onnement –  Mélange d’addi2f an2microbien au liant d’encollage du papier. L’addi2f réside en suspension colloïdale dans les zones amorphes du liant. •  Avantages –  L’addi2f an2microbien résiste aux étapes d’égouYage, pressage, séchage et calandrage du papier –  Autres applica2ons: billets de banque, impression/écriture 23
Emballages ac2fs •  Immobilisa2on d’addi2fs alimentaires ac2fs (vitamines, prébio0ques) en surface d’emballages •  Avantages –  Améliorer la résistance des addi2fs aux contraintes de transforma2on alimentaire (blanchiment, pasteurisa2on, stérilisa2on…) –  Augmenter la durée de conserva2on du produit ou de conserver les couleurs ou les arômes. • 
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Pièges à oxygène Émeteurs de CO2 Régulateurs d’humidité Émeteurs d’agents an2microbiens 24
Emballages intelligents • 
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Surveiller l’aliment Donner des informa2ons sur la qualité de l’aliment Mesurer la fraicheur du poisson avec trois électrodes Envoyer l’informa2on à un téléphone intelligent Source : ripeSense® de JenKins
Jenneke Heising, Wageningen University
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Papier essuie-­‐main an2bactérien • 
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5 années de recherche et développement. Ingrédient ac2f: Chlorure de benzalkonium. Réduit significa2vement les bactéries sur la main. Protec2on an2bactérienne de plus de 30 minutes. Les nombreux prix remportés confirment le besoin et l’importance du marché poten2el des papiers bioac2fs. •  Atesta2on de non-­‐objec2on délivrée par l’agence canadienne d’inspec2on des aliments. •  Commercialisa2on au Canada en 2010. 26
Démonstra2on du concept de détec2on Démonstra2on du concept de détec2on Démonstra2on du concept de détec2on Démonstra2on du concept de détec2on Enzyme Peroxydase de raifort
(HRP)
Démonstra2on du concept de détec2on Enzyme Peroxydase de raifort
(HRP)
Chromogène (ABTS)