Forgée au Québec : les nanocristaux, vers l’infini et plus loin encore!

Le fabricant de nanocristaux Anomera est promis à un brillant avenir : sa solution écologique aux multiples facettes pourrait avoir des retombées importantes dans plusieurs secteurs. Mais son histoire, pleine de rebondissements, repose d’abord sur la créativité et la collaboration.
Image par Owen Egan.

«C’est comme une fusée Saturne V, mais la tête en bas. » Howard Fields est enthousiaste, et on le comprend : Anomera est fin prête pour le décollage.

Vous ne connaissez pas Anomera? C’est une petite entreprise de Montréal qui compte des installations à Mississauga (Ontario) et à Témiscaming (Québec). Elle se spécialise dans les nanoparticules, plus particulièrement la nanocellulose cristalline (NCC) carboxylée. Même si l’entreprise est petite et les particules qu’elle fabrique, microscopiques, elle s’apprête à accomplir de grandes choses. De très grandes choses.

La structure dont parle Howard Fields est en réalité un séchoir-atomiseur en acier inoxydable de plus de 100 000 litres, haut de cinq étages et demi, qui ressemble en effet à la fameuse fusée lunaire des années 1960 et 1970. Pour installer ce mastodonte à l’usine de Témiscaming, il a d’abord fallu le relever à l’aide d’une grue du camion où il était couché sans l’endommager, puis le soulever et le déposer sur l’usine de matériaux spéciaux de 10 étages avec une autre grue, de 60 mètres; cette opération, d’une précision millimétrique, a nécessité un travail méticuleux. Grâce à l’ajout du séchoir-atomiseur, l’usine atteindra une capacité annuelle de 250 tonnes lorsqu’elle entrera en fonction, en juillet.

« C’est la première usine de ce genre au monde, affirme Fields. Notre méthode de production de nanocellulose cristalline carboxylée est absolument unique, et l’usine ne compte aucun interrupteur manuel; on peut contrôler l’ensemble des opérations à partir d’une tablette. »

Image par Howard Fields.

Autrement dit, c’était une journée comme les autres à Anomera, l’entreprise dont Fields est président-directeur général depuis 2018.

Mais l’histoire de l’entreprise commence bien avant; elle est tellement remplie de rebondissements, d’heureux hasards et de coïncidences qu’il est difficile de croire qu’il ne s’agit pas d’un scénario hollywoodien. On croirait même y voir l’intervention d’un destin mettant en scène les acteurs au bon endroit et au bon moment.

Du chiffrement à la pigmentation

Tout a commencé il y a longtemps – en 2009 – dans un laboratoire de chimie de l’Université McGill, alors que le professeur Mark Andrews encadrait un étudiant en génie qui explorait les propriétés des nanocristaux de cellulose. On envisageait alors d’utiliser leur capacité naturelle à polariser la lumière pour imprimer des étiquettes anti-contrefaçon à chiffrement optique.

Mais au-delà d’un outil pour contrer les fraudeurs, le professeur Andrews voulait exploiter le potentiel bien connu des nanocristaux de cellulose afin de créer des couleurs naturelles à l’iridescence chatoyante d’une aile de papillon ou d’une plume de paon. En disposant les nanocristaux selon de minuscules schémas réguliers imitant la nature, les chercheurs sont arrivés à couvrir l’ensemble du spectre visible et à reproduire toutes les couleurs de l’arc-en-ciel.

Pour Mark Andrews, cela marquait un tournant. Mais l’aventure ne faisait que commencer.

Peu après, une étudiante française qui avait participé aux recherches menées à McGill est retournée présenter les résultats de ses travaux à l’École supérieure de chimie organique et minérale. Dans l’auditoire qui assistait à sa présentation sur les propriétés de colorisation des nanocristaux se trouvait, par un heureux hasard, un chercheur de l’un des fabricants de cosmétiques les plus célèbres et les plus prestigieux au monde : Chanel.

Philippe Guarilloff – c’est le nom de ce chercheur – a par la suite rencontré le professeur Andrews, avec qui il a signé une entente de recherche. Ce qui intéressait Chanel, c’était les couleurs que créait Mark Andrews; la société souhaitait les commercialiser. En fait, c’est précisément autour de la question de l’approvisionnement que le projet a pris un nouveau virage.

Mark Andrews avait l’habitude de se procurer les nanocristaux de cellulose auprès d’un fournisseur, lui-même réticent à se séparer de ce produit si difficile à fabriquer. Le chercheur a finalement décidé qu’il serait plus simple de produire lui-même ces minuscules particules.

Comme vous le savez sans doute, la cellulose est la principale composante des parois des cellules végétales, et dans l’industrie on la tire le plus souvent des arbres. La production des pâtes et papiers donne en effet des composés secondaires très divers, dont des nanocristaux. Mais pour obtenir ces derniers, on utilise habituellement de l’acide sulfurique, une substance qui n’est pas particulièrement écologique; le professeur Andrews voulait trouver autre chose.

C’est Tim Morse, alors aux études supérieures, qui a imaginé une méthode de synthèse de nanoparticules utilisant du peroxyde d’hydrogène dilué. La technique comportait un avantage crucial : non seulement le processus ne produisait que de l’eau et des déchets peu concentrés (surtout des sucres), mais le peroxyde décorait les nanocristaux d’un groupement (une portion de molécule) fort recherché, l’acide carboxylique. Qui plus est, les cristaux étaient exempts de tout sulfate, un critère important pour de nombreux produits cosmétiques.

« Tim arrive à jeter un regard neuf sur de vieilles méthodes », explique Mark Andrews en parlant de son collaborateur. Le nouveau processus a fini par donner des couleurs époustouflantes par la combinaison de nanocristaux avec des teintures approuvées pour les cosmétiques. Pour ne rien gâcher, en plus d’être chimiste, le professeur Andrews est aussi un artiste visuel dont l’œuvre a été primée. « Les nanocristaux colorés sont devenus ma palette de couleurs », dit-il.

On pourrait croire qu’après la découverte d’une nouvelle méthode de synthèse de nanocristaux visant à produire de vibrantes couleurs pour un partenaire de recherche privé, l’histoire s’arrêterait là… Mais ce serait compter sans les détours du destin, qui ont entraîné de nouveaux rebondissements après la visite de représentants de Chanel au laboratoire de Mark Andrews.

Le gel qui a changé l’histoire

Ce jour-là, la délégation de Chanel était dirigée par Christian Mahé, vice-président à la recherche, qui venait voir comment le projet avançait. Au laboratoire, son regard se posa sur un flacon de gel blanc posé sur le comptoir.

Curieux, il demanda ce que c’était. « De la poudre de nanocristaux sous forme de gel », lui répondit le professeur Andrews. Christian Mahé frotta un peu de gel entre ses doigts… et fut ébahi : il n’avait jamais rien vu d’aussi soyeux. Sous cette forme, les nanocristaux pouvaient non seulement servir à fabriquer de riches pigments écologiques, mais aussi – et ce n’est pas peu dire – à révolutionner la filière cosmétique en remplaçant les microbilles de plastique par un produit biodégradable.

Les microbilles de plastique, un polluant important des milieux naturels, donnent de gros maux de tête aux industriels des cosmétiques. Même si leur utilisation dans les produits de soins a été brevetée dans les années 1960, ère d’expansion du plastique (rappelez-vous Le Lauréat), c’est dans les années 1990 que les microbilles sont devenues omniprésentes dans l’industrie; aujourd’hui utilisées dans tous les types de soins de la peau – lotions, mousses nettoyantes, dentifrices, shampooings, écrans solaires, crèmes à raser et exfoliants – elles représentent aussi un polluant majeur qui n’est malheureusement pas stoppé par les systèmes municipaux de traitement des eaux. Les chercheurs estiment que le lac Ontario contient aujourd’hui 1,1 million de particules par kilomètre carré, pratiquement impossibles à éliminer.

Bannies par de nombreux États, dont le Canada, les microbilles sont toujours utilisées dans beaucoup d’autres, et certains pays sont en transition. De nombreuses interdictions ne concernent que les microplastiques qui s’éliminent au rinçage, les autres restant autorisés; pourtant, ces derniers finissent aussi par se retrouver dans l’environnement.

À la suite de la découverte accidentelle du gel, Chanel a modifié son programme de recherche avec l’équipe de McGill : il ne s’agissait plus de travailler sur les couleurs iridescentes, mais de chercher à produire des pigments naturels convenant aux produits cosmétiques. Par ailleurs, les qualités écologiques de la méthode de production ont soudain pris une nouvelle importance. En trouvant la solution à divers problèmes, Mark Andrews a fait de nouveaux liens.

« Impossible de demander à une entreprise de faire cela, affirme-t-il, c’est de l’art. »

Image par Owen Egan.

L’un des problèmes, c’était de produire des nanocristaux en poudre sans utiliser la lyophilisation. Enfant d’une famille nombreuse de sept garçons qui buvaient des litres de lait en poudre dont ils tiraient protéines et glucides, Mark Andrews savait qu’on produit ce lait en le séchant par atomisation. Il a donc demandé à Tim Morse d’utiliser ce procédé sur les suspensions aqueuses de nanocristaux colorés : cela a fonctionné à merveille. Mais comment montrer que cette méthode pouvait s’adapter à l’échelle de la production? Ils ont communiqué avec Xerox Canada pour savoir s’il serait possible d’adapter ses processus à leurs besoins : en effet, Xerox avait créé des encres en poudre dont les particules avaient sensiblement la même taille que leurs microbilles de cellulose. On leur a répondu que si cela représentait une application inédite de la technologie de Xerox, c’était tout de même possible.

La commercialisation

Tous étaient alors convaincus du potentiel commercial de la découverte. Andrews avait déjà formé une équipe de spécialistes de McGill; Tim Morse bien sûr, ainsi que Monika Rak (Ph. D. en chimie), Nathan Hordy (Ph. D. en génie chimique) et Mary Bateman (maîtrise en chimie). Ensemble, ils ont fondé l’entreprise.

C’est à la fin de son doctorat, alors qu’elle travaillait sur des recherches impliquant des réactions d’oxydation sous la supervision de la professeure Audrey Moores, que Monika Rak a eu vent du projet. Lorsqu’elle a montré ses résultats à Andrews, il lui a immédiatement demandé si elle cherchait du travail. Même si elle n’était pas particulièrement attirée par l’entrepreneuriat, elle a tout de suite accepté.

D’abord terrifiée par l’insécurité associée au démarrage d’une entreprise, Monika Rak s’est laissée convaincre par la mission environnementale d’Anomera. « Je voulais travailler dans une entreprise vouée à régler les problèmes causés par notre mode de consommation », explique-t-elle.

Nathan Hordy, lui, avait déjà participé au démarrage d’une entreprise; celle-ci développait un nouvel appareil d’analyse par PCR (en 2014, à une époque où le terme était bien moins connu), mais la technologie utilisée n’avait pas atteint un niveau suffisant. C’est Mark Weber, du Bureau de l’innovation et des partenariats, qui l’a recommandé au professeur Andrews parce qu’il savait que sa formation d’ingénieur serait utile à la jeune équipe.

La relation d’affaires entre Anomera et Chanel a séduit Nathan Hordy. « Quand on est déjà en contact avec l’industrie, on a de bien meilleures chances de réussir », dit-il. Et même si ses premiers pas en entrepreneuriat n’avaient pas donné les résultats souhaités, il était accro : « J’ai eu la piqûre et j’ai réalisé que c’était ce que je voulais faire dans la vie. »

Le professeur Andrews lui-même n’était pas un néophyte du démarrage d’entreprise : il en avait déjà lancé deux, et il détenait des brevets pour d’autres technologies. Il connaissait les tenants et les aboutissants du lancement d’entreprise et de la recherche d’investisseurs et de clients. Il a veillé à ce que toute l’équipe participe aux décisions.

La recherche d’un nom a aussi été un travail d’équipe; c’est lors de l’un de leurs nombreux déplacements en voiture qu’ils ont trouvé « Anomera », dérivé de anomère, un terme de chimie qui désigne une disposition géométrique particulière d’atomes dans une molécule de glucides, comme le glucose (le sucre).

Il se trouve que c’est aussi le nom d’un petit village de l’île de Mykonos en Grèce, Ano Mera, qui avait déjà enregistré le nom de domaine Anomera. Autre signe du destin : le professeur Andrews avait découvert longtemps auparavant que ses grands-parents ne s’appelaient pas Andrews à leur arrivée au Canada, plusieurs décennies plus tôt, mais « Andreou »… Devinez d’où ils venaient? Eh oui, de Grèce! La coïncidence a été suffisante pour convaincre le propriétaire du nom de domaine de céder à la compagnie naissante l’URL convoitée.

Le chaînon manquant : un PDG naturel

Mais il ne suffit pas d’une équipe et d’une technologie pour faire une entreprise; il manquait encore quelque chose, ou plutôt quelqu’un : Howard Fields.

C’est tout simple : Howard Fields ne peut pas travailler pour un patron. Quand on lui demande s’il trouve ses semaines de plus de 72 heures comme président-directeur général d’Anomera stressantes ou amusantes, il répond qu’il ne voit pas la différence. C’est un entrepreneur né.

Ses antécédents de fondateur et de propriétaire d’entreprises sont fort variés : logiciel, construction, conception, agriculture, pour ne nommer que quelques domaines. Tout ça après avoir abandonné ses études en médecine… Tout un autodidacte!

Vous voulez un exemple de la diversité de ses réalisations? Vous connaissez peut-être le Marina Bay Sands, un complexe hôtelier de Singapour célèbre pour la piscine qui s’étend sur le toit de trois de ses tours et donne l’impression de nager dans les nuages? Eh bien oui, c’est signé Howard Fields.

Après avoir cédé son entreprise de logiciels, Howard Fields siégeait au conseil d’administration d’un fabricant de batteries de haute technologie à San Leandro, en Californie. C’est là qu’un collègue lui a parlé du professeur Andrews et d’Anomera. Intrigué, il a fait des recherches : il a discuté avec Andrews et les autres fondateurs et s’est rendu en France pour rencontrer la direction de Chanel. Après avoir fait le principal investissement de démarrage dans l’entreprise, il y a joué un rôle de plus en plus important, jusqu’à en devenir le PDG.

Sous sa houlette, Anomera a connu une croissance considérable. Il l’a aidée à obtenir du financement – beaucoup de financement : 40 millions de dollars. Il a conclu une entente d’investissement avec la firme américaine Rayonier, en plus de négocier l’acquisition d’un bâtiment à Témiscaming pour accueillir l’usine. Il a aussi conclu une entente de distribution mondiale avec un fournisseur de cosmétiques du Royaume-Uni, Croda. Sous sa direction, l’effectif d’Anomera est passé à 27 employées. Comme tous les PDG, il réfléchit à l’avenir et envisage l’expansion de la production, le développement de nouveaux produits et la croissance de l’entreprise.

Voilà de bonnes nouvelles pour le secteur forestier québécois, en déclin depuis des décennies. Même si la province compte 20 % des forêts canadiennes, l’effectif de la filière forestière s’y réduit comme une peau de chagrin; depuis 1998, le nombre d’emplois dans la foresterie et l’exploitation forestière au Québec a diminué de plus de 60 %, pour atteindre aujourd’hui environ 60 000 personnes.

Le fait que l’usine d’Anomera à Témiscaming prévoie employer à terme 30 personnes est une excellente nouvelle pour une ville où la foresterie est non seulement une source d’emplois, mais la raison même de son existence. Au fur et à mesure qu’elle conquerra de nouveaux marchés, Anomera devra cependant agrandir beaucoup ses installations; sa production annuelle pourrait en effet atteindre des dizaines de milliers de tonnes et nécessiter des centaines de travailleurs.

La croissance future d’Anomera ne repose pas sur une seule industrie, mais sur le large éventail d’applications de sa technologie. Si les cosmétiques constituaient un marché lucratif de plus de 530 milliards de dollars américains en 2018, ce n’est qu’un volet de sa gamme de produits. Les NNC d’Anomera sont une véritable plate-forme technologique; par le développement d’applications en fabrication de pointe dans une multitude d’industries, l’entreprise est en passe de devenir un important fournisseur de matériaux qui peuvent améliorer de nombreux produits tout en protégeant l’environnement.

Howard Fields souligne le potentiel des NNC dans l’industrie du ciment. « En ajoutant seulement 0,03 % de l’un de nos NNC, le DextraCel, à divers matériaux cimentaires, dont le béton coulé, on améliore la résistance à la compression du produit final de 15 à 25 %, de même que sa résistance à la flexion. C’est une amélioration vraiment remarquable. » En passant, le béton est le deuxième matériau le plus utilisé au monde, après l’eau : 10 milliards de tonnes chaque année. La résistance accrue obtenue par Anomera peut aider les industries à mieux construire, à réduire les coûts et à atténuer l’énorme empreinte carbone du ciment, estimée à 8 % de l’ensemble des gaz à effet de serre du monde.

Et ce n’est pas fini. Les NNC d’Anomera peuvent aussi être utilisés dans les adhésifs, les peintures et les produits pharmaceutiques, trois secteurs industriels d’envergure. Collectivement, ils représentent potentiellement des billions de dollars d’activité, ce qui laisse croire que les particules submicroscopiques produites par Anomera peuvent viser l’infini, et plus loin encore.... Heureusement que l’entreprise a déjà sa fusée!

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