Table des matières. École Polytechnique

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1 École Polytechnique 78 Annual Report

2 École Polytechnique École Polytechnique At École Polytechnique, le Groupe de recherche en science et ingénierie du papier, Paper Science and Engineering Research Group, was founded in Professor Jean Paris, founder and director of this energetic Group, has established a flexible model of pulp and paper researchers. This research Group has recently been named a University Centre, le Centre de recherche en ingénierie du papier, CRIP. The professors and researchers who make up the faculty are already, for the most part, Department members of Polytechnique. Their role in CRIP is but part of their responsibilities for the school. This is a model that Paprican is moving toward as it defines a changing role with its University Centres. Two NSERC-Paprican Industrial Research Chairs provide a focus for the research interests of the Centre s members and associates. The Chair on Paper Coating was established in 1993, under the leadership of Professor Philippe Tanguy. The Chair on Process Integration in the Pulp and Paper Industry was established in 2000, under the leadership of Professor Paul Stuart. Research interests of the Centre include the flow phenomena and complex rheology associated with paper coating, low-pressure plasma surface treatments, network analysis, system closure, process control, wet-end chemistry, and environmental engineering. For more detailed information about the Centre, visit the website Table des matières Message du directeur Message from the Director 81 Comité d orientation Membres réguliers Membres associés Programme de recherche Research Program Étudiants de deuxième et troisième cycles Stagiaires post-doctoraux Stagiaires de recherche Publications Budget de fonctionnement et de recherche Équipements disponibles Available Equipment École Polytechnique 79 Annual Report

3 M essage du directeur Depuis un an, la communauté des pâtes et papiers de l École Polytechnique a connu une période de croissance marquée de la recherche. Le profil du GRESIP (Groupe de recherche en science et ingénierie du papier) est très différencié et centré sur l application de techniques de génie des procédés à l industrie des pâtes et papiers, domaine dans lequel le groupe s est forgé une solide réputation. Polytechnique, reconnaissant l importance croissante et la stature du GRESIP dans la communauté canadienne universitaire et scientifique des pâtes et papiers, a élevé le GRESIP au statut de Centre (Centre de recherche en ingénierie du papier CRIP), avec Jean Paris comme directeur. Le GRESIP a été établi en 1994 à l initiative d un noyau de professeurs de l École très intéressés par la science et le génie des pâtes et papiers. Sa création a reçu un solide appui de Paprican, auquel il a été affilié dès le départ. Toutefois, la nature de cette affiliation était différente de celle qui régissait la relation de Paprican avec les centres de l Université McGill et de l Université de la Colombie- Britannique. Au GRESIP, Paprican apportait son soutien aux activités de recherche effectuées par les professeurs de l École et au Groupe. Cette approche est le modèle pour les changements en cours aux centres de l UBC et de McGill. Une importante réalisation au cours de la dernière année a été la création de PapInnov-Québec, un réseau québécois de centres universitaires en pâtes et papiers reconnu et financé par le Fonds Nature et Technologies (NATEQ). Il représente une alliance des centres de Trois- Rivières (Université et CEGEP), McGill et Polytechnique en partenariat avec Paprican. Une subvention initiale a été accordée par NATEQ pour la période , et une nouvelle demande pour le long terme sera présentée en octobre Le programme scientifique du réseau comprend un nouveau programme important et évolué d éducation à distance. Quatre domaines stratégiques ont été identifiés pour les initiatives de R et D de PapInnov : conception de systèmes, microsystèmes en couches minces, approche combinée physicochimie et analyse de procédés visant l optimisation de la partie humide, et utilisation optimale des ressources en fibres. Polytechnique dirige ce programme, avec Jean Paris comme coordonnateur. Au cours de l année, trois de nos membres ont reçu des prix importants. Pierre Carreau a été nommé compagnon de l Académie canadienne du génie pour sa contribution exceptionnelle à la recherche en rhéologie des systèmes polymériques et des fluides non newtoniens. Paul Stuart a reçu le Prix Douglas Jones de l ATPPC pour la meilleure publication environnementale en Jean Paris a mérité la Médaille d or des métiers et des arts du gouvernement français pour sa contribution à l influence de la culture française en Amérique du Nord. Notre deuxième chaire du CRSNG (Paul Stuart, Intégration des procédés dans l industrie des pâtes et papiers) a permis à notre programme de recherche de croître, et notre population étudiante est passée d un plateau de à 57. Nous demeurons actifs au plan des échanges internationaux d étudiants. Notre projet d échange Canada-Union Européenne se terminera bientôt, mais il a déjà été remplacé par un projet d échange Canada- Amérique du Nord dirigé par Paul Stuart. Le premier projet a mobilisé 24 étudiants canadiens et 29 étudiants européens au cours d une période de quatre ans. Polytechnique a assuré la coordination pour le Canada, et l École française de papeterie (Grenoble), celle pour l Europe. Michel Perrier a passé l an dernier en sabbatique à l Université de Newcastle (Australie). François Bertrand a obtenu une subvention de 4,5 millions $ du FCI pour de l équipement qui permettra d accroître de façon importante nos capacités de simulation et de calcul numérique. Enfin, notre collègue Michael Wertheimer a décidé de concentrer ses activités de recherche sur la déposition en phase vapeur sur des substrats non papetiers et il a quitté notre centre. Il était un membre fondateur du GRESIP et il nous manquera. Le chercheur Jalel Labidi a accepté un poste au Laboratoire de génie papetier et des matériaux polymériques de l Université de Girone, en Espagne. Il garde une forte affinité avec le CRIP. École Polytechnique 80 Annual Report

4 Message from the Director The past year has seen major developments in the pulp and paper community at École Polytechnique and growth in research. GRESIP (Groupe de recherche en science et ingénierie du papier) has a very distinctive scientific profile centred on the application of process engineering techniques to the pulp and paper industry, and has acquired a strong reputation in this area. Polytechnique, in recognition of the growing importance and stature of GRESIP within the pulp and paper scientific and university community in Canada, has elevated GRESIP to Centre de recherche en ingénierie du papier, (CRIP), and named Jean Paris its Director. GRESIP was established in 1994 under professors from the School who had a strong interest in pulp and paper science and engineering. Its creation was strongly supported by Paprican, to which it was affiliated from the start. However, the nature of this affiliation was different from that established previously with the centres at McGill University and at the University of British Columbia, where full-time Paprican employees were operating in a university environment. At GRESIP, Paprican provided support for research activities carried out by École professors, and provided some infrastructure support for the group. This approach is the model for the changes underway at the UBC and McGill Centres. An important accomplishment during the past year has been the creation of PapInnov-Québec, a Québec network of pulp and paper university centres recognized and funded by NATEQ. It represents an alliance of the centres at Trois-Rivières (University and CEGEP), McGill and Polytechnique in partnership with Paprican. A starting grant was awarded by NATEQ for the period and a new, longer term application will be submitted in October The scientific program of the Network includes a major advanced distance training initiative. Four areas have been identified for R&D initiatives of PapInnov: systems engineering, microstructure of thin layers, combined physicochemistry and process analysis approach to wet-end Jean Paris optimization, and optimal use of fibre resources. École leads this initiative; Jean Paris is coordinator. During the year, three of our members have received important awards. Pierre Carreau was named Fellow of the Canadian Academy of Engineering for his outstanding contributions to research on rheology of polymeric and non Newtonian systems. Paul Stuart received PAPTAC s Douglas Jones Award for best environmental publication in Jean Paris received the Médaille d or des métiers et des arts from the French government for his contribution to the influence of French culture in North America. With our second NSERC chair (Paul Stuart, Process Integration in the Pulp and Paper Industry) coming to full speed, our research program has continued to grow and our student population is now 57. We are active in International student exchange. Our Canada-European Union exchange project is coming to a close, but has been replaced by a Canada-North American exchange project led by Paul Stuart. Michel Perrier spent last year on a sabbatical in Australia, returning in August François Bertrand obtained a CFI grant of $4.5 M, increasing our simulation and computing capabilities. Our colleague Michael Wertheimer has decided to concentrate his research on vapour deposition on nonpaper substrates and has withdrawn from our Centre. A founding member of GRESIP, we will miss him and wish him well. Research scientist Jalel Labidi has a new appointment with the Paper, Engineering and Polymer Materials Lab of the University of Girona, Spain, and we will have close ties and collaborations with him. École Polytechnique 81 Annual Report

5 Comité d orientation Claude Chavarie Directeur des études et de la recherche Polytechnique; président du Comité (2001) Pierre Lafleur Directeur, Département de génie chimique, Polytechnique Philippe A. Tanguy Membre nommé par l assemblée du Groupe Ron Crotogino Directeur de l éducation, Paprican; représentant de Paprican (2002) Jean Paris Coordonnateur GRESIP Theo G.M. van de Ven Représentant de Paprican (2001) Secrétariat Christophe Guy Directeur, Département de génie chimique, puis directeur de la recherche et développement, Polytechnique; président du comité (2002) Daniel Rozon Directeur, Département de génie physique et génie des matériaux, Polytechnique Louise Bernier secrétaire, Bâtiment André-Aisenstadt, Téléphone : (514) poste 5793 Télécopieur : (514) [email protected] Site Web École Polytechnique 82 Annual Report

6 Membres réguliers Regular Members François Bertrand Téléphone : (514) poste 5773 Télécopieur : (514) franç[email protected] Professeur, Département de génie chimique; membre, Unité de recherche sur les procédés d écoulement industriels. Domaines de recherche : Modélisation physique et numérique des écoulements de fluides complexes et polyphasiques; modélisaton physique et numérique des écoulements granulaires; méthode des éléments finis; méthode des réseaux de Boltzmann; procédés de couchage du papier; procédés de mélange. Professor, Department of Chemical Engineering; Member, Unité de recherche sur les procédés d écoulement industriels. Research Interests: Physical and numerical modelling of complex and multiphase fluid flows; physical and numerical modelling of granular flows; finite elements method; lattice- Boltzmann method; paper coating processes; mixing processes. Pierre J. Carreau Téléphone : (514) poste 4924 Télécopieur : (514) [email protected] Professeur, Département de génie chimique; associé universitaire de Paprican; directeur, Centre de recherche appliquée sur les polymères (CRASP). Domaines de recherche : Rhéologie des polymères, notamment en liaison avec des procédés de fabrication et de mise en œuvre; lois de comportements rhéologiques des systèmes polymères multi-phases, notamment l étude du comportement rhéologique des sauces de couchage. Distinction honorifique : Membre de l Académie canadienne du génie. Professor, Department of Chemical Engineering; Paprican Faculty Associate; Director, Center for Applied Research on Polymers (CRASP). Research interests: Polymer rheology, mainly in relation to polymer fabrication and processing; constitutive equations of the multiphase polymeric systems, including the rheological behaviour of coating mixtures. Honour: Fellow of the Canadian Academy of Engineering. Basil D. Favis Téléphone : (514) poste 4527 Télécopieur : (514) [email protected] Professeur, Département de génie chimique; membre, Centre de recherche appliquée sur les polymères (CRASP); associé universitaire de Paprican. Domaines de recherche : Interdépendance entre fabrication, morphologie et propriétés des mélanges de polymères; interfaces dans les systèmes multiphases. Professor, Department of Chemical Engineering; Member, Center for Applied Research on Polymers (CRASP); Paprican Faculty Associate. Research Interests: Processingmorphology-property relationships in polymer blends; interface in multiphase systems. Michel Meunier Téléphone : (514) poste 4971 Télécopieur : (514) [email protected] Professeur, Département de génie physique et génie des matériaux; membre, Groupe de recherche en physique et technologie des couches minces (GCM); associé universitaire de Paprican. Domaines de recherche : Dépôt de couches minces par laser; nettoyage par laser; propriétés électroniques des couches minces. Professor, Department of Engineering Physics and Materials Engineering; Member, Thin Films Physics and Technology Research Group (GCM); Paprican Faculty Associate. Research Interests: Laser deposition of thin films; laser cleaning; electronic properties of thin films. École Polytechnique 83 Annual Report

7 Membres réguliers / Regular Members Jean Paris Téléphone : (514) poste 4921 Télécopieur : (514) [email protected] Professeur de génie papetier, Département de génie chimique; associé universitaire de Paprican; responsable, GRESIP. Domaines de recherche : Analyse et simulation intégrées des procédés papetiers (régime établi et dynamique); fermeture des circuits; intégration énergétique et matérielle des procédés; développement de modèles d opérations papetières. Distinction honorifique : Médaille d or des métiers et des arts, Ministère des affaires étrangères, France. Pulp and Paper Engineering Professor, Chemical Engineering Department; Paprican Faculty Associate; Coordinator, GRESIP. Research Interests: Integrated analysis and simulation of pulp and paper processes (steady state and dynamics); system closure, mass and energy integration of processes; modelling of pulp and paper operations. Honour: Arts and Crafts Gold Medal, Ministry of Foreign Affairs, France. Michel Perrier Téléphone : (514) poste 4130 Télécopieur : (514) [email protected] Professeur, Département de génie chimique; associé universitaire de Paprican. Domaines de recherche : contrôle et modélisation dynamique de réacteurs chimiques et biochimiques, contrôle non-linéaire, estimation en ligne de paramètres, commande adaptative linéarisante, dynamique des procédés industriels; applications: contrôle des réacteurs de blanchiment, dynamique et contrôle des circuits d eaux blanches, contrôle des procédés biologiques de traitement des effluents. Paul R. Stuart Téléphone : (514) poste 4384 Télécopieur : (514) [email protected] Titulaire, Chaire en génie de la conception environnementale du CRSNG; professeur agrégé, Département de génie chimique; associé universitaire de Paprican. Domaines de recherche : Intégration des procédés, ingénierie des procédés papetiers, analyse des cycles de vie, modélisation d entreprise, traitement des effluents. Distinction honorifique : Prix Douglas Jones de PAPTAC pour la meilleure communication en environnement en Chairholder, NSERC Environmental Engineering Design Chair; Associate Professor, Department of Chemical Engineering; Paprican Faculty Associate. Research Interests: Process integration, pulp and paper processes engineering, life cycle analysis, business modelling, effluent treatment. Honour: PAPTAC s 2001 Douglas Jones Award for best environmental publication. Jalel Labidi Téléphone : (514) poste 5792 Télécopieur : (514) [email protected] Chercheur, Département de génie chimique. Domaine de recherche : Thermique des procédés papetiers; thermodynamique appliquée; thermotransformateurs. Researcher, Department of Chemical Engineering. Research Interests: Thermal analysis of pulp and paper processes; applied thermodynamics; thermotransformers. Professor, Department of Chemical Engineering; Paprican Faculty Associate. Research Interests: Dynamic modelling and control of chemical and biochemical reactors, nonlinear control, on-line parameter estimation, model predictive control, adaptive linearizing control, industrial process dynamics; applications: control of bleaching and brightening stages, dynamics and control of whitewater networks, control of biological processes for wastewater treatment. École Polytechnique 84 Annual Report

8 Membres réguliers / Regular Members Philippe A. Tanguy Téléphone : (514) poste 4040 Télécopieur : (514) [email protected] Titulaire, Chaire de recherche industrielle CRSNG/Paprican en couchage du papier; professeur, Département de génie chimique; directeur, Unité de recherche sur les procédés d écoulements industriels; associé universitaire de Paprican. Domaines de recherche : Simulation numérique en mécanique des fluides rhéologiquement complexes et application au génie des procédés; modélisation des opérations de mélanges et de couchage du papier. Chairholder, NSERC/Paprican Industrial Research Chair on Paper Coating; Professor, Department of Chemical Engineering; Director, Research Unit on Industrial Flow Processes; Paprican Faculty Associate. Research Interests: Computational Fluid Dynamics (CFD) fundamentals and their applications in process engineering involving rheologically complex fluids; numerical and experimental modelling of mixing and coating operations in the paper industry. Arthur Yelon Téléphone : (514) poste 4751 Télécopieur : (514) [email protected] Professeur, Département de génie physique; associé universitaire de Paprican. Domaines de recherche : Propriétés et relation structure-propriété des couches minces, surfaces et interfaces; études par spectroscopie de photoélectrons provoqués par rayons-x et par ultra-violet; microscopie tunnel; études de propriétés électriques, magnétiques et mécaniques. Distinction honorifique : Compagnon de l IEEE. Professor, Department of Engineering Physics; Paprican Faculty Associate. Research Interests: Properties and structure-property relationships of thin films, surfaces and interfaces; studies by X-ray photoelectron; UV photoelectron spectroscopy; tunnel microscopy, studies of electric, magnetic and mechanical properties. Honour: Fellow of the IEEE. Michael R. Wertheimer Téléphone : (514) poste 4749 Télécopieur : (514) [email protected] Titulaire, Chaire de recherche industrielle CRSNG (traitement des matériaux par les plasmas à basse pression); professeur, Département de génie physique; associé universitaire de Paprican. Domaines de recherche : Traitement et gravure de matériaux solides à l aide de plasmas froids à basse pression; caractérisation physique et chimique de surfaces modifiées et de couches minces déposées par plasma; physique et électrotechnologie des diélectriques solides, notamment de polymères. Chairholder, NSERC Industrial Research Chair (Low- Pressure Plasma Processing of Materials); Professor, Department of Engineering Physics; Paprican Faculty Associate. Research Interests: Treatment and etching of solid materials using low-temperature, low-pressure plasma; physical (electrical and mechanical) and chemical characterization of modified surfaces, and of plasmadeposited thin film materials; physics and electrotechnology of solid dielectrics, particularly polymers. École Polytechnique 85 Annual Report

9 Membres associés Diana Bouchard Chercheure Génie des systèmes Paprican Gil Garnier Chercheur Kimberley-Clark Inc. USA Marie-Claude Heuzey Professeure Département de génie chimique École Polytechnique Denis Dochain Professeur Université catholique de Louvain, Belgique Sylvain Gendron Ingénieur Génie des systèmes Paprican Brigitte Jaumard Titulaire de la Chaire de recherche du Canada en optimisation des réseaux de communication et professeure, Département d informatique et de recherche opérationnelle Université de Montréal Serge Domenech Professeur, École nationale supérieure d ingénieurs de génie chimique Toulouse, France Robert Hayes Professeur Université d Alberta Calgary, AB École Polytechnique 86 Annual Report

10 Membres associés François Maréchal Ingénieur de recherche Laboratoire d analyse et de synthèse des systèmes chimiques (LASSC) Université de Liège, Belgique Jean Paradis Ingénieur Centre spécialisé en pâtes et papiers Trois-Rivières, Qc Theo G.M. van de Ven Professeur Paprican, Département de chimie; directeur, Centre de recherches sur les pâtes et papiers Université McGill Jose-Antonio Orccotoma Chercheur Génie des systèmes Paprican Alain Roche Chef de groupe Génie des systèmes Paprican Michael Paleologou Chef de groupe Chimie du procédé électromembranaire Paprican École Polytechnique 87 Annual Report

11 Programme de recherche La faculté, les étudiants et les chercheurs du Centre de recherche en ingénierie du papier (CRIP) poursuivent la recherche dans cinq domaines de spécialisation : traitement de surface, intégration des procédés, fabrication du papier, composantes du papier et additifs, et environnement. Traitement de surface P.A. Tanguy, F. Bertrand, P.J. Carreau, M.R. Wertheimer La recherche effectuée sous les auspices de la chaire de recherche industrielle sur le couchage du papier CRSNG-Paprican de Philippe Tanguy a accompli des progrès importants dans trois secteurs d intervention liés au couchage par film, à la préparation de la sauce de couchage et au couchage par atomisation. Le brouillard restreint considérablement le fonctionnement à haute vitesse des coucheuses par film lorsqu elles appliquent des sauces à forte teneur en solides lors du couchage des papiers légers et moyens. L expérience et les hypothèses permettent une évaluation qualitative des causes du brouillard. Le travail en laboratoire et la modélisation mathématique effectués par les chercheurs de la chaire sur le couchage sont axés sur l élaboration d un modèle quantitatif pour décrire l influence des variables d exploitation et de la rhéologie des sauces de couchage sur ce phénomène, d une manière convenant à l optimisation des opérations de couchage par film. Nous avons construit une presse encolleuse à dosage de laboratoire fonctionnant à des vitesses commerciales, afin de pouvoir visualiser et comprendre les mécanismes déclencheurs du brouillard. Les profils de pression dans la pince d application ont été mesurés à l aide d un capteur de pression très petit et très sensible monté dans le contre-rouleau. À l aide d une caméra vidéo haute vitesse, nous avons produit la première preuve visuelle à l appui des mécanismes dits de séparation-élongation-rupture du brouillard. En même temps que les essais de visualisation, nous avons procédé à une analyse rhéologique approfondie à l aide de rhéomètres dynamiques classiques et d un rhéomètre extensionnel à bélier mis au point par Pierre Carreau. Les résultats obtenus jusqu à maintenant illustrent le rôle École Polytechnique 88 Annual Report

12 Programme de recherche prépondérant du latex dans la génération des nombreux phénomènes extensionnels ayant un impact sur la division du film. Le développement d un modèle numérique a aussi été entrepris, afin de prédire le phénomène du brouillard à partir des équations principales du débit. Des techniques en ligne sont en cours de développement, afin d améliorer le contrôle du procédé de dispersion et de la qualité de la dispersion pendant la préparation de la sauce de couchage. Un réservoir de mélange de 10 L a été organisé pour mesurer la relation vitesse-couple pendant la préparation. Nous avons utilisé un viscosimètre en ligne pour suivre le développement de la sauce de couchage pendant sa préparation. Le changement de temps de la viscosité en ligne a suivi la variation du couple de dispersion pendant tout le processus d incorporation. Le taux d alimentation des solides a été un paramètre clé régissant l économique de la préparation. Le coefficient de viscosité de cisaillement en ligne concordait bien avec la viscosité hors ligne évaluée à un coefficient de viscosité de cisaillement équivalent, et semble être un outil sensible pour contrôler la qualité des dispersions concentrées pendant leur préparation. Les procédés de couchage directs sont ceux qui exercent le moins de contrainte sur la feuille en continu. Ils intéressent donc tout particulièrement l industrie canadienne du papier, où la production est axée sur des catégories de papier mécanique plus fragiles. La stabilité du jet, qui influence l uniformité de la couche de sauce, présente le plus grand défi en matière de développement et d application de cette technologie. Une nouvelle coucheuse par atomisation de laboratoire simulant précisément les conditions commerciales nous permettra d examiner les effets de la rhéologie de la sauce de couchage et des paramètres d exploitation. Les structures poreuses ont un effet sur les propriétés tant mécaniques qu optiques du couchage du papier. François Bertrand et David Vidal de Paprican sont à analyser la capacité à prédire la structure de couchage des mélanges de sauces de deux modèles numériques. Les premiers résultats suggèrent que le modèle par éléments discrets (DEM) concorde mieux avec les données expérimentales publiées que le modèle Monte-Carlo (MC). L avantage du DEM repose dans sa capacité à mieux simuler la déposition de la sauce. Par contre, le DEM semble être un ordre de grandeur plus exigeant que sa contrepartie MC en termes de calcul, ce qui limite son utilisation à des systèmes relativement simples. Il est commun dans l industrie d utiliser des particules colloïdales dans les suspensions concentrées, principalement en raison de leurs propriétés adhésives. François Bertrand et Pierre Carreau ont étudié l influence des interactions particulaires sur la rhéologie de ces suspensions et l effet du ph et de la concentration ionique sur ces interactions. Cette étude pavera la voie au développement de modèles physiques pour la simulation de la consolidation de la couche de pigments dans le domaine du couchage du papier. Un modèle rhéologique a été développé. Celui-ci rend compte de leurs effets complexes tels qu un comportement élastique à faibles déformations et rhéofluidifiant lorsque la structure de la suspension se brise. Les couches barrières consistent en de minces revêtements de céramique (SiO 2, Si 3 N 4 ) appliqués par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD). Il existe principalement deux grands types de mode de croissance. Le processus Volmer-Weber consiste en une formation d îlots séparés et situés dans des sites de germination. Le type de croissance Frank-van der Merwe se fait au contraire par couches successives. On a constaté que la croissance de SiO 2 par PECVD sur quatre polymères différents se déroulait dans le mode Frank-van der Merwe. On a alors émis l hypothèse que l énergie de la surface du substrat devait être fortement augmentée juste après l allumage du plasma, mais avant qu un dépôt appréciable n ait lieu. Pour vérifier cette hypothèse, on a utilisé un réacteur de type DECR (Distributed Electron Cyclotron Resonance), qui permet de placer le substrat dans trois positions différentes de dépôt. Lors du dépôt SiO 2 sur polyamide à vitesse constante (0,5 Å/s), on a constaté que deux vitesses de dépôt sont observées. Ce phénomène est caractéristique d une croissance Volmer- Weber. Par contre, la vitesse du dépôt du silicium pour toutes les positions du réacteur plasma DECR est rigoureusement constante durant toute la croissance. Ainsi, comme supposé dans la littérature, une évaporation de SiO 2 sur un polymère à faible énergie de surface croît dans un mode Volmer-Weber, alors que pour les dépôts effectués en PECVD, la croissance a lieu dans un mode Frank-van der Merwe malgré la faible énergie de la surface du substrat. Intégration des procédés P.R. Stuart, J. Paris, M. Perrier Le travail effectué sous les auspices de la chaire CRSNG de Paul Stuart sur l intégration des procédés dans l industrie des pâtes et papiers a permis d accomplir des École Polytechnique 89 Annual Report

13 Programme de recherche progrès importants dans cinq domaines : simulation à la grandeur de l usine pour la rétro-installation des procédés, analyse du réseau et fermeture des circuits, conception et contrôle intégrés des procédés, optimisation de l énergie d une usine de papier journal et élaboration de modèles d affaires. Simulation à la grandeur de l usine pour la rétroinstallation des procédés : Une étape critique pour le succès de l application de bon nombre d outils PI exige le développement et l utilisation de simulations de procédés validées. Taiwen Jiang (stagiaire post-doctoral) exécute un programme ambitieux d analyse de l application de nouvelles techniques pour le traitement des données, la diffusion stable et le rapprochement des données dans plusieurs projets. La méthode proposée a été appliquée à l atelier de recaustification d une usine de pâte kraft, et semble convenir à l application en ligne. Analyse du réseau et fermeture des circuits : Sirous Shafiei (étudiant au Ph.D.) effectue de la recherche en algorithmes génétiques comme outil permettant de réduire les besoins en masse et en énergie à cette même usine de PTM-papier journal. Pour un procédé donné, l eau blanche de fabrication doit posséder des caractéristiques définies. La procédure d optimisation GA peut exiger que les demandes d eau blanche soient assorties de limites plus larges (consistance, concentration de MCD) et, dans le présent projet, nous explorons ces limites systématiquement. Conception et contrôle intégrés des procédés : Michal Dabros (étudiant à la maîtrise en sciences) est à développer et à mettre à l essai un schéma d optimisation pour la recirculation des cassés dans une usine de papier journal. Le but de cette étude était d établir une interface entre un modèle dynamique de procédé et un algorithme de recherche direct (Nelder-Mead Simplex et algorithmes génétiques). À l aide de l algorithme de recherche direct, nous avons trouvé des façons plus efficaces de gérer la recirculation des cassés, ce qui a permis d améliorer substantiellement une fonction objective. Dans un autre projet, Ilich Lama (étudiant au Ph.D.) examine l emploi de techniques comme l analyse de contrôlabilité et les études de résilience pour intégrer les concepts de conception de procédé et de contrôle de procédé, dans le but d accroître la productivité et de lutter contre la pollution en maintenant la stabilité du fonctionnement en régime continu et dynamique. Dans une première publication, nous avons effectué une analyse préliminaire de la contrôlabilité et de la résilience d un circuit d eau blanche d une usine de papier journal intégrée. Sur la base de ces travaux, une méthode plus générale a été proposée pour l application d une théorie de contrôle et de contrôlabilité à la totalité du circuit d une usine de papier journal. Par cette recherche, Benoît Archambault et Mehdi Abdelmoula (étudiants à la maîtrise en sciences) visent à optimiser le fonctionnement de l étape de lavage de la pâte dans un procédé kraft, tout en contrôlant bien le lavage. L optimisation du fonctionnement du lavage est fait en minimisant à la fois les critères de consommation d eau fraîche et la teneur en solides dissous dans le circuit de pâte lavée. La contrôlabilité d un procédé est sa capacité de s ajuster rapidement et efficacement aux variations des variables d entrée sans que ces variations ne se répercutent sur les variables de sortie. La contrôlabilité du système utilisé ici est définie par la matrice de gains relatifs ou RGA. Cette matrice quantifie numériquement le degré d interaction entre les variables contrôlées et manipulées du procédé. Optimisation de l énergie d une usine de papier journal : Sébastien Lafourcade a été le premier étudiant diplômé de la chaire à la fin de Il a présenté, à la maîtrise en sciences, une thèse sur l analyse du pincement thermique avec mélange des circuits dans une usine intégrée de papier journal. Il poursuivra cette recherche dans le cadre d un Ph.D., où il raffinera les connaissances heuristiques de sa conception préliminaire en matière de mélange des circuits et incluera le problème d optimisation. Élaboration de modèles d affaires : Matty Janssen (étudiant au Ph.D.) exécute un ambitieux programme de recherche visant à développer un modèle d affaires pour une usine de pâtes et papiers à l aide de principes touchant l environnement, l ingénierie et la comptabilité. Particulièrement en 2001, nous avons étudié l emploi d un modèle comptable basé sur les principes de la comptabilité par activités (CPA). L étude a été étendue afin de permettre d examiner le système comptable actuel de l usine (qui n est pas basé sur le modèle CPA), afin de comparer les deux méthodes. Fabrication du papier Partie humide J. Paris, T.G.M. van de Ven, M. Perrier, G. Garnier, J.-A. Orccotoma Plusieurs systèmes de rétention de fines sont accessibles à l industrie. Les systèmes à base d oxyde de polyéthylène (PEO) avec cofacteur sont assez répandus dans les usines de papier journal. L une des raisons en est la nature non ionique du PEO, ce qui le rend plus efficace que des École Polytechnique 90 Annual Report

14 Programme de recherche polymères chargés dans des procédés fermés très contaminés. Le PEO est présent sous deux formes : des enchevêtrements de molécules et des molécules libres en serpentin. L enchevêtrement est préférable pour la rétention. Jean Paris et Theo van de Ven ont construit une boucle de circulation avec capillaire, afin d étudier les mécanismes menant à la dissolution des enchevêtrements pendant le traitement des solutions de PEO. Les résultats préliminaires ont démontré que la pression diminue de moitié dans tout le capillaire après 24 heures de mélange. Michel Perrier a effectué des travaux pour développer des stratégies améliorées de contrôle de la partie humide de la machine à papier. Gil Garnier et lui ont réalisé une étude, afin d examiner les facteurs ayant un effet sur la formation et de développer une stratégie de contrôle basée sur ces résultats. Une approche fondamentale a été utilisée pour modéliser la formation en fonction du nombre d enchevêtrements (un concept développé au Centre de l UBC), de la force de liaison, de la rétention de la charge et de la fraction massique de la charge dans la caisse d arrivée. À partir de ces résultats, Michel Perrier et José-Antonio Orccotoma ont développé un modèle linéaire pour régler et évaluer différentes stratégies de contrôle sur les modèles non linéaires. Ils ont trouvé que l utilisation de découpleurs réduisait le temps de réponse du système de façon substantielle, et que l ajout de commande par anticipation éliminait presque complètement l effet des perturbations mesurables. À partir de données obtenues avec la machine pilote de Paprican, Michel Perrier et José-Antonio Orccotoma ont développé et simulé une stratégie de contrôle intégrée pour la partie humide et la partie sèche de la machine à papier. On a contrôlé la consistance totale de l eau blanche, la teneur en cendres de la feuille et le grammage, en manipulant le débit d alimentation au cuvier de la machine et le débit des agents de rétention et des charges. J.-A. Orccotoma a développé et mis en application un contrôleur par modèle prédictif pour contrôler la concentration à la caisse d arrivée et la vitesse de la machine pilote de Paprican. Nous avons obtenu des réponses rapides à la suite de changements de consignes et une bonne atténuation des perturbations durant les premiers essais. Composantes du papier et additifs B.D. Favis d une variété de polymères avec de la lignine. On a récemment démontré que, dans des conditions particulières de traitement et en présence des plastifiants appropriés, on peut faire circuler la lignine dans des conditions de traitement par fusion. Dans ce cas, il serait possible de disperser la lignine dans un polymère thermoplastique donné et d appliquer une variété de protocoles de contrôle de la morphologie pour contrôler la taille et la forme de la phase de dispersion de la lignine. Le contrôle de la morphologie est une technique qui a fait ses preuves et permis d obtenir une vaste gamme d applications de performance des mélanges de polymères synthétiques. Notre groupe est un chef de file reconnu mondialement dans ce domaine. Une étude détaillée des relations structure-performance sera aussi une partie importante du projet. Puisque la lignine possède une variété de fonctionnalités chimiques, nous étudierons aussi la possibilité d une modification de l interface pour promouvoir l adhésion. Ce pourrait être un moyen possible de développer des applications à valeur ajoutée pour les sous-produits de la lignine de l industrie des pâtes et papiers. Environnement J. Paris, J. Labidi, P.R. Stuart Jean Paris et J. Labidi, en collaboration avec des partenaires de l Union Européenne, ont entrepris l évaluation de nouveaux systèmes de chauffage thermodynamiques pouvant être employés en Amérique du Nord. Des analyses théoriques de divers systèmes seront effectuées et résumées dans une base de données, et des laboratoires seront installés à l École Polytechnique pour l évaluation des nouveaux concepts. Paul Stuart, en collaboration avec Tembec inc., est à évaluer le séchage biologique des mélanges de boues et de déchets ligneux d usines de pâtes et papiers. Le séchage s effectue en faisant circuler de l air dans un réacteur de séchage biologique en continu et en le réchauffant à l aide de l activité métabolique de microorganismes thermophiles. Une étude techno-économique a démontré que le délai de récupération pour cette approche est de deux à cinq ans, pourvu que les boues puissent être séchées de % à % de solides avec un temps de séjour de sept jours. Une étude en laboratoire est prévue pour confirmer la faisabilité de ce concept. Le but du présent projet est de développer des mélanges École Polytechnique 91 Annual Report

15 Research Program The faculty, students, and researchers of the Paper Engineering Research Centre (CRIP) are engaged in a wide range of research in five areas of specialization: surface treatment, process integration, papermaking, paper components and additives, and the environment. Surface Treatment P.A. Tanguy, F. Bertrand, P.J. Carreau, M.R. Wertheimer The research carried out under the banner of Philippe Tanguy s NSERC-Paprican Industrial Research Chair on Paper Coating has made significant progress in three focus areas related to film coating, coating make-down, and spray coating. Visit to the paper machine at Paprican. Misting is a factor seriously limiting high-speed operation of film coaters applying high-solid colours in LWC and MWC operations. Experience and hypotheses provide some qualitative insights into the causes of misting. Experimental work and mathematical modelling carried out by the researchers of the coating Chair are focused on the development of a quantitative model to describe the influence of operating variables and coating colour rheology on this phenomenon in a manner suitable for optimization of film coating operations. A bench-top metering size press operating at commercial speeds was built to visualize and understand the mechanisms that trigger misting. Pressure profiles in the application nip were measured using a very small and highly sensitive pressure transducer mounted in the backing roll. Using a high-speed video camera, the first visual evidence was produced to support the so-called split-stretch-break mechanism of misting. In parallel to the visualization experiments, a thorough rheological investigation was carried out using conventional dynamic rheometers and the extensional ram rheometer developed by Pierre Carreau. The results obtained so far illustrate the very strong role of latex in the generation of high extensional phenomena affecting film splitting. The development of a numerical model has also been initiated to predict the misting phenomenon from the governing flow equations. École Polytechnique 92 Annual Report

16 Research Program On-line techniques are being developed to improve the control of the dispersion process and dispersion quality during coating colour make-down. A 10 L mixing vessel has been instrumented to measure the speed-torque relationship during the make-down operation. An online viscometer was used to follow the development of the coating colour during make-down. The time change of the on-line viscosity followed variations of the dispersing torque during the whole incorporation process. The powder feed rate was shown to be a key parameter governing the economics of the make-down operation, as it affects the power consumption peak and the viscosity peak occurring at the end of the powder incorporation phase. The on-line shear viscosity was in good agreement with off-line viscosity evaluated at equivalent shear rate, and appears to be a sensitive tool for controlling the quality of the concentrated dispersions during their make-down. Contact-free coating processes apply minimal stress to the paper web. Hence they are of particular interest for the Canadian paper industry where production is oriented to the more fragile mechanical paper grades. Jet stability, which affects the coating layer uniformity, presents the greatest challenges in the development and application of this technology. A new experimental jet coater has now been commissioned which accurately simulates commercial conditions. The effects of operating parameters and coating colour rheology are examined with this equipment. Porous structure affects both the mechanical and optical properties of a paper coating. Two numerical models are being investigated by François Bertrand and David Vidal of Paprican for their ability to predict the coating structure of blends of pigments. Initial results suggest that the Discrete Element Model (DEM) provides better agreement with published experimental data than does the Monte-Carlo (MC) model. The advantage of DEM lies in its ability to better simulate the pigment deposition through the use of a true force balance and the inclusion of a friction term. On the other hand, DEM appears to be one order of magnitude more demanding in terms of computation than its MC counterpart, limiting its use to relatively simple systems. The use of colloidal particles in concentrated suspensions is common in industry, basically because of their adherence properties. François Bertrand and Pierre Carreau studied the influence of the particle interactions on the rheology of these suspensions and in particular, the effect of the ph and ionic strength on these interactions. This study will pave the way, for instance, to the development of physical models for the simulation of the consolidation of coating structures in paper coating applications. A rheological model was developed which accounted for their complex effects such as elastic behaviour at small strains and shear thinning as the structure of the suspension breaks down. Barrier coatings consist of thin ceramic layers (SiO 2, Si 3 N 4 ) applied by Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD). There are essentially two modes of thin film growth. The Volmer-Weber process consists of the formation of separate islands growing from germination sites. The mode is known as the Frank-van der Merwe, or layer-by-layer growth process. Contrary to predictions in the literature, Michael Wertheimer and his colleagues found that the growth of SiO 2 by PECVD on four different polymers follows the Frank-van der Merwe mode. To verify this hypothesis, a DECR-type reactor (Distributed Electron Cyclotron Resonance) was used, placing the substrate in three different deposit positions. During the deposition of SiO 2 on polyamide at a constant speed of deposition (0.5 Å/s), two deposition speeds were observed. This phenomenon is characteristic of Volmer-Weber growth. However, the speed of deposition of silicon for all the positions of the DECR nuclear reactor is absolutely constant during the growth interval of nm. Thus, as assumed in the literature, evaporation of SiO 2 on a low surface-energy polymer grows in a Volmer-Weber mode, while for PECVD depositions, the growth occurs in a Fran-van der Merwe mode in spite of the low surface energy of the substrate. Process Integration P.R. Stuart, J. Paris, M. Perrier The work carried out under the banner of Paul Stuart s NSERC Chair on Process Integration in the Pulp and Paper Industry has made significant progress in five focus areas: Plant-wide simulation for process retrofit, network analysis and system closure, integrated process design and control, energy optimization of a newsprint mill, and business modelling. Plant-wide simulations for process retrofits: A critical step for the successful application of many PI tools requires the development and use of validated process simulations. Taiwen Jiang (Post-Doctoral Fellow) is executing an ambitious program to investigate the application of novel data processing, steady state École Polytechnique 93 Annual Report

17 Research Program detection, and data reconciliation techniques in a number of projects. The proposed method was applied to the recausticizing plant of a kraft pulp mill, and appears suitable for on-line application. Network analysis and system closure: Sirous Shafiei (Ph.D. student) is conducting research into genetic algorithms as a tool to reduce mass and energy requirements at the same TMP-newsprint mill. For an existing process, process whitewater needs have been met by defined water qualities. The GA optimization procedure can require that the whitewater demands be met by more lenient limits (consistency, concentration of CDS), and in this project, we are exploring these limits systematically. Integrated process control and design: Michal Dabros (M.Sc. student) is developing and testing an optimization scheme for broke recirculation at a newsprint mill. The goal of this study was to interface a dynamic process model with a direct search algorithm (Nelder-Mead Simplex and Genetic Algorithms). Using the direct search algorithm, more efficient ways of managing the broke recirculation were found and reflected in a significant improvement to an objective function. In another project, Ilich Lama (Ph.D. student) is examining the use of techniques such as controllability analysis and resiliency studies to integrate concepts of process design and process control, with the goal of increasing productivity and preventing pollution by maintaining the stability of steady state and dynamic operation. In a first publication, a preliminary controllability and resiliency analysis has been completed for a whitewater network of an integrated newsprint mill. Based on this work, a more general approach has been proposed for the application of plant-wide control and controllability theory to an entire newsprint mill network. In their work, Benoit Archambault and Mehdi Abdelmoula (M.Sc. students) seek to optimize the pulp washing operation in a kraft mill, and maintain good controllability. The objective of the optimization is to minimize water consumption and dissolved solids concentration in the washed pulp. The controllability of the systems is defined in terms of a relative gains matrix. This matrix represents numerically the degree of interaction between the controlled and the manipulated variables. Energy optimization of a newsprint mill: The first student to graduate in the Chair was Sébastien Lafourcade. At the end of 2001, he submitted his M.Sc. thesis in the area of thermal pinch analysis with process stream mixing at an integrated newsprint mill. Sébastien will carry on this work to a Ph.D. where he will refine his preliminary design heuristics for process stream mixing, and include the optimization problem which minimizes overall costs for energy reduction programs at mills. Business modelling: Matty Janssen (Ph.D. student) is executing an ambitious research program to develop a pulp and paper facility business model using environmental, engineering, and accounting data principals. Specifically in 2001, we explored the use of an accounting model based on the principles of Activity Based Costing (ABC). The study is now being extended to examine the existing accounting system at the mill (which is not based on ABC), with the goal of comparing the two approaches. March 2002, Papier Masson in a control room. Papermaking Wet-End J. Paris, T.G.M. van de Ven, M. Perrier, G. Garnier, J.-A. Orccotoma Of the fines retention systems available to the industry, the PEO (Polyethylene oxide)- cofactor systems are among the most popular ones for machines producing mechanical grades like newsprint. Because of the nonionic nature of PEO, they are more effective than charged polymers in highly contaminated closed systems. PEO exists in two forms: entangled molecules and free PEO coils. The entangled form is preferable for retention. Jean Paris and Theo van de Ven have built a flow loop incorporating a capillary to study the mechanisms leading to the break-up of the entangled form during the processing of PEO solutions. Preliminary results have shown a 50% decrease in the pressure drop across the capillary after 24 hours of mixing. École Polytechnique 94 Annual Report

18 Research Program Michel Perrier carried out a series of studies to develop improved wet-end control systems for paper machines. He and Gil Garnier performed a study on the Fourdrinier pilot machine at the Centre spécialisé en pâtes et papiers, in Trois-Rivières, to examine the factors affecting formation of the paper and to develop a control strategy based on their findings. A fundamental approach was developed to model formation as a function of the Crowding Number (a concept developed at the UBC Pulp and Paper Centre), the bridging strength, the filler retention and the filler fraction in the headbox. From this, Michel Perrier and Jose-Antonio Orccotoma, developed a linear model and used it to tune and evaluate different wet-end control strategies on non-linear models. They found that the use of a decoupler reduced the settling time of the system substantially, and feedforward strategies eliminated the effects of disturbances almost completely. Using data from Paprican s pilot paper machine, Michel Perrier and José-Antonio Orccotoma developed and simulated an integrated control strategy for the wet end and dry end of a paper machine. Whitewater total consistency, sheet ash content, and basis weight were controlled using three manipulated variables, the machine chest, retention aid, and filler flow rates. Orccotoma developed and implemented a model predictive controller to control headbox consistency and machine speed on Paprican s pilot paper machine. Fast response to set point changes and good disturbance rejection were obtained in the first test runs. possibility of interfacial modification for adhesion promotion will also be investigated. This is a potential route to developing value-added applications for lignin by-products from the pulp and paper industry. Environment J. Paris, J. Labidi, P.R. Stuart Jean Paris and J. Labidi, in collaboration with partners from the European Union are undertaking the evaluation of new heat pump systems for use in the North American context. Theoretical analyses of various systems will be performed and summarized in a data base, and experimental facilities for the evaluation of new concepts are to be established at École Polytechnique. Biological drying of mixtures of pulp and paper mill sludge and woodwaste is being explored by Paul Stuart in collaboration with Tembec Inc. Drying is accomplished by circulating air through a continuous biodrying reactor and heating it by the metabolic activity of theomophilic micro-organisms. A techno-economic study has shown that payback periods for this approach are in the range of two to five years, provided the sludge can be dried from 25 30% to 50 55% solids within a seven-day retention time. An experimental study is planned to confirm the feasibility of this concept. Paper Components and Additives B.D. Favis The objective of this project is to develop polymer blends of a variety of polymers with lignin. It has recently been demonstrated that under particular processing conditions, and in the presence of appropriate plasticizers, lignin can be made to flow under melt processing conditions. In such a case, it should be possible to disperse lignin in a given thermoplastic polymer and apply a wide range of morphology control protocols to control the size and shape of the lignindispersed phase. Morphology control is a proven technique to obtain a wide range of performance applications in synthetic polymer blends, and our group is one of the recognized world leaders in this area. A detailed study of structure-performance relationships will also be an important part of the project. Since lignin possesses a wide range of chemical functionalities, the École Polytechnique 95 Annual Report

19 É tudiants de deuxième et troisième cycles Non disponible Mehdi Abdelmoula (Diplôme d ingénieur, ENIT, Tu, 2000), «Optimisation sous contrainte de contrôlabilité : application des méthodes de linéarisation aux laveurs de pâte à papier kraft», M. Recherche, diplôme prévu en 2003, Directeurs : B. Jaumard, G. Savard et M. Perrier Benoit Archambault (B.A. & Sc., Université de Montréal, 2000), «Technique d optimisation incorporant des critères de contrôlabilité», M.Sc.A., U. de Montréal, diplôme prévu en 2002, Directeurs : M. Perrier et B. Jaumard Boursier Paprican Alfa Arzate (B.Eng., UNAM, Mexique, 1995, M.Sc.A., Polytechnique, 1999), «Hydrodynamique du couchage par atomisation», Ph.D., diplôme prévu en 2003, Directeur : P.A. Tanguy Gabriel Ascanio (M.Sc., UNAM, Mexique, 1997), «Étude du phénomène de brume dans une presse de couchage», Ph.D., diplôme prévu en 2002, Directeur : P.A. Tanguy David Brown (B. Ing., Polytechnique, 2001), «Analyse de pincement des réseaux d eau dans un atelier de désencrage», M. Recherche, diplôme prévu en 2003, Directeurs : J. Paris et F. Maréchal École Polytechnique 96 Annual Report

20 Étudiants de deuxième et troisième cycles Byoung-Uk Cho (M.Ing., Université McGill, 1998), «Stratégies de contrôle innovatrices pour la partie humide de la machine à papier», Ph.D., (McGill), diplôme prévu en 2002, Directeurs : M. Perrier et G. Garnier Lucia Cracium (B.Sc., Université de Bucarest, Roumanie, 1993), «Rhéologie des suspensions concentrées de polymères», M. Recherche, 2002, Directeurs : P. Carreau et M.-C. Heuzey Michal Dabros (B.Ing., Université d Alberta, 2000), «Optimisation en temps réel d une usine intégrée de papier journal», M.Sc.A., diplôme prévu en 2002, Directeurs : M. Perrier et P.R. Stuart Gilles Dennler (DEA, INSA Lyon, 1999), «Dépôt PECVD de composés du Si: étude des premières phases de croissance», Ph.D., en cotutelle (Polytechnique- Université Paul-Sabatier, Toulouse), diplôme prévu en 2002, Directeurs : M.R. Wertheimer et Y. Ségui Boursier CNRS (France) Évelyne Desaulniers (B.Ing., Polytechnique, 2001), «Développement de modèles numériques pour la caractérisation de la structure de gâteaux de pigments dans les procédés de couchage du papier», M. Recherche, diplôme prévu en 2003, Directeur : F. Bertrand Haïfa El-Sadi (M.Sc., Université Concordia, 1999), «Rhéologie et enduction des agents inhibiteurs du jaunissement», Ph.D., (Université Concordia) 2003, Directeurs : P.A. Tanguy, F. Bertrand et N. Esmail (Université Concordia) Kenneth Frei (B.Ing., Université McGill, 1999), «Biological Drying Process for Pulp & Paper Mill Sludges», M. Recherche, diplôme prévu en 2003, Directeur : P.R. Stuart Olivier Furling (D.E.A., Université de Grenoble, France, 1997), «Hydrodynamique de suspensions concentrées», Ph.D., diplôme prévu en 2002, Directeur : P.A. Tanguy Caroline Gaudreault (B.Sc., Polytechnique, 2002), M. Recherche, diplôme prévu en 2006, «Analyse du cycle de vie comme outil pour montrer l amélioration continue de l environnement», Directeurs : P.R. Stuart et R. Samson Ian Glasgow (M.Sc., Université d Auburn, États- Unis, 2001), «Applying Optimization Techniques in the Pulp and Paper Industry», Ph.D., diplôme prévu en 2005, Directeurs : P.R. Stuart et M. Ierapetritou (Univ. Rutgers, E.-U.) Steve Guétré (B.Ing., Polytechnique, 1998), «Couches et membranes de perovskites à Na et Li», M.Sc.A., diplôme prévu en 2002, Directeurs : M. Meunier et A. Yelon École Polytechnique 97 Annual Report

21 Étudiants de deuxième et troisième cycles Nancy Harnois (B.Ing., Université McGill, 1999), «Stratégie de commande de la rétention», M.Sc.A., 2001, Directeurs : M. Perrier et J.-A. Orccotoma Boursière CRSNG Robert Harrison (B. Eng. Chem., Université McGill, 1989), Ph.D., diplôme prévu en 2005, «Modélisation par bases de données d une usine PTM» Directeur : P.R. Stuart Matty Janssen (M.Sc.A. Université de Winningen, Pays-Bas, 1998), «Modèles d affaire combinés à la simulation de sites industriels en pâtes et papiers», Ph.D., Diplôme prévu en 2003, Directeur : P.R. Stuart Martin Laflamme-Mayer (B.Sc., Polytechnique, 2002), M. Recherche, diplôme prévu en 2006, «Modélisation de la chaîne d approvisionnement dans une usine intégrée de papier journal», Directeur : P.R. Stuart Sébastien Lafourcade (Diplôme d ingénieur, EFPG, Grenoble, France, 1999), «Analyse et optimisation énergétique d une usine de papier journal», M.Sc.A. (2001), puis Ph.D., diplôme prévu en 2004, Directeurs : P.R. Stuart et J. Labidi Ilich Lama-Bustinza (B.Sc., Univ. Nacional de Ingeneria, Pérou, 1997), «Conception du réseau d eaux blanches d une usine de papier journal à l aide de l analyse de commandabilité», Ph.D., diplôme prévu en 2003, Directeurs : P.R. Stuart, M. Perrier et J.-A. Orccotoma Louis-Alexandre Leclaire (B.Sc., Université de Montréal, 2001), «Développement de méthodes de décomposition parallèles en CDF», M. Recherche, diplôme prévu en 2003, Directeur : F. Bertrand Jean Dobey Ourega-Enid (B.Ing., Polytechnique, 1997), «Méthodes numériques appliquées à la commande de systèmes à paramètres répartis», M.Ing., 2001, Directeur : M. Perrier Zoé Pèrin-Levasseur (B.Ing., Polytechnique, 2001), «Étude expérimentale de la rétention à l aide du PEO sur formeur à double toile expérimental», M. Recherche, diplôme prévu en 2003, Directeurs : J. Paris et T.G.M. van de Ven Ahn-Tu-Thi Phan (B.Ing., Inst. Polytechnique de Ho-Chi- Minh Yille, 1988), «Mesure expérimentale de l efficacité du PEO comme agent de rétention» M. Recherche, diplôme prévu en 2003, Directeur : J. Paris Francisco Rodriguez (M.Sc.A., Université de Coahuila, Mexique, 1994), «Influence de la composition et de la viscosité des mélanges amidonthermoplastiques-polyéthylène sur leur morphologie et propriétés mécaniques», Ph.D., diplôme prévu en 2001 Directeurs : B.D. Favis et B. Ramsay Freddy Rojas-Herera (B.Ing.. Universidad del Valle, 1983), M. Cours, 2001, «Réduction de la teneur en cendres dans une pâte de papier hygiénique», Directeurs : J. Paris et J.-A. Orccotoma École Polytechnique 98 Annual Report

22 Étudiants de deuxième et troisième cycles Erica Salazar (B.Sc., Univ Nacional de Ingeniería, Pérou (1999), M. Recherche, diplôme prévu en 2005, «Analyse de cycle de vie dans une usine PTM», Directeurs : P.R. Stuart et R. Samson Elena Savu (B.Ing., Université de Bucarest, 1996), «Économie d eau dans un atelier de recyclage», M. Cours, 2001, Directeurs : J. Paris et F. Maréchal (U. de Liège) Boursière du programme de coopération Canada-UE David Vidal (M. Recherche, Polytechnique, 1996), «Modélisation numérique d écoulements en milieu poreux à l aide de la méthode de Boltzmann sur réseau», Ph.D., diplôme prévu en 2005, Directeur : F. Bertrand Sirous Shafiei (M.Sc.A., Université de Shiraz, Iran, 1994), «Application d algorithmes génétiques à l analyse des réseaux dans les procédés papetiers», Ph.D., en cotutelle (Polytechnique- ENSIGC), diplôme prévu en 2002, Directeurs : S. Domenech et J. Paris. Boursier du gouvernement iranien Charles Vanbrugghe (B.Sc., Polytechnique), M. Recherche, diplôme prévu en 2004, «Optimisation en temps réel», Directeurs : M. Perrier et P.R. Stuart École Polytechnique 99 Annual Report

23 Stagiaires post-doctoraux Non disponible Mohammed-Zakaria Hadj-Sadok (Ph.D., Institut national de recherche en informatique et automatique, Sophia-Antipolis, France, 2000), Département de génie chimique; conception de capteurs logiciels (M. Perrier) Frantisek Bednar (Ph.D., Université slovaque de technologie, 2001), Département de génie chimique, mesure et optimisation de l agent d efficacité d un agent de rétention (J. Paris et T.G.M. van de Ven). Taiwen Jiang (Ph.D., Université de Tsinghua, 2000), Département de génie chimique et chaire industrielle CRSNG en ingénierie de l environnement; analyse et réconciliation de données (P.R. Stuart) Saied Savarmand (Ph.D., École Polytechnique de Téhéran, 2000), Département de génie chimique; rhéologie des sauces de couchage (P. Carreau et F. Bertrand) Professionnels de recherche Hachemi Chahbani ( ) (Ph.D., INPL, Nancy, France, 1996), Stagiaire post-doctoral ( ) puis associé de recherche (2001), Département de génie chimique (J. Labidi, J. Paris) M. Mourad Heniche (Ph.D., École Nationale Polytechnique, Alger, 1990 ), Associé de recherche, Département de génie chimique, Chaire de recherche industrielle CRSNG-Paprican en couchage du papier (P.A. Tanguy) Dante-Alejandro Via-Dominguez (M.Sc., Technische Horschule Carl Schorlemmer, 1986), Associé de recherche, Département de génie chimique et Chaire régionale CRSNG en ingénierie de l environnement (P.R. Stuart) École Polytechnique 100 Annual Report

24 Stagiaires de recherche Blanca Alonso (Univ. Complutense, Madrid, Espagne) Stage de coopération Canada-CE (P.R. Stuart) Noelia Alonso-Morales (Univ. Complutense, Madrid, Espagne) Stage de coopération Canada-CE (J. Paris) Jeremy Battelier (EFPG, Grenoble, France) Stage de coopération Canada-CE (P.A. Tanguy) Guillaume Franc (INPL Nancy, France) Stage international (P.A. Tanguy) Timothy Gange (Univ. de Bath, UK) Stage de fin d études (F. Bertrand) Tristan Gros (ENCPE, Lyon, France) Stage d échange international (P.R. Stuart) Brice Kolko (ENCPE, Lyon, France) Stage d échange international (M. Perrier) Zoé Périn-Levasseur (Polytechnique) PFE (J. Paris) Aki Mulhi (Univ. Technologique de Lappeenranta, Finlande) Stage IAESTE (J.-A. Orccotoma, J. Paris) Vanessa Neuhann (Univ. Gerhard Mercator, Duisburg, Allemagne) Stage IAESTE (R. Zmeureanu, J. Paris) Christelle Pons (ENCPE, Lyon, France) Stage d échange international (P.R. Stuart) Élizabeth Reduan (INPL, Nancy, France) Stage international (J. Paris) Catherine-Anne Renaud (Polytechnique) Stage de coopération Canada-CE (Univ. Complutense, Madrid, Espagne) et PFE (C. Castro et J. Paris) Sébastien Roldan (Polytechnique) Stage de coopération Canada-CE (UPC- Terrassa, Espagne) et PFE (J. Paris) Sébastien Sarrailh (Polytechnique) PFE (J. Paris) Victoria Sollet (Univ. Complutense, Madrid, Espagne) Stage de coopération Canada-CE (P.R. Stuart) Fabiano Do Vale de Souza (Université Fédérale d Uberlândia, Brésil), Stage international (J. Paris) Sébastien Trudel-Charbonneau (Polytechnique) PFE (J. Paris) Service de placement et de stages École Polytechnique Maryse Deschênes Directrice, Service de placement Tél. : (514) poste 4374 Fax : (514) [email protected] Marcel Arsenault Responsable, Service de placement, stages et emploi Tél. : (514) Fax : (514) [email protected] André Tremblay Coordonnateur, Programme coopératif, génie chimique Tél. : (514) poste 4206 Fax : (514) [email protected] École Polytechnique 101 Annual Report

25 P ublications Articles et comptes rendus de conférences avec comité de lecture Alonso, S., F. Bertrand, and P.A. Tanguy, A CFD Assessment of Film Coating Process Viscosity Models, Can. J. Chem. Eng., 79, (2001). Alonso, S. and P.A. Tanguy, Hydrodynamic Instabilities in the Metering Nip of a Film Coater, TAPPI J., 84, (5) 67 (abstract) + electronic document, 20 pp (2001). Alonso, S., O. Réglat, F. Bertrand, L. Choplin, and P.A. Tanguy, Process Viscosity in Reverse Roll Coating, Chem. Eng. Res. Des, 79, (2001). Bonhivers, J.-C., M. Perrier and J. Paris, Management of Broke Recirculation in an Integrated Paper Mill, Pulp Paper Can., 102, (2), 44-9 (2002). Cho, B.-U., G. Garnier, J. Paradis, and M. Perrier, Filler Retention with a PAM/Bentonite Retention System Effect of Collision Efficiency, Nordic Pulp & Paper Research Journal, 16, (3), (2001). Cho, B.-U., G. Garnier, J. Paradis, and M. Perrier, The Process Dynamics of Filler Retention Using a PAM/ Bentonite Retention Aid System, Can. J. Chem. Eng. (2001). Chahbani, M.H., J. Labidi, and J. Paris, Effect of Mass Transfer Kinetics on the Performance of Adsorptive Heat Pulp Systems, App. Therm. Eng., 22, (1), (2002). Dennler, G., A. Houdayer, Y. Ségui, and M.R. Wertheimer, J. Vac. Sci. Technol. A19, (2001). Furling, O., L. Choplin, and P.A. Tanguy, On-Line (In Situ) Viscosity Follow-Up of Concentrated Slurries during Makedown, Chem. Eng. Res. Des 79, (2001). Furling, O., P.A. Tanguy, P. Henric, D. Denoël, and L. Choplin, New Dispersing Turbines for the Preparation of Concentrated Suspensions, J. of Chem. Eng. Japan, 34, (2001). Jacob, J., C. Viviant, J.-F. Houle et J. Paris, «Analyse et optimisation des réseaux d eaux de procédés papetiers», Pulp Paper Can., 103, (3), 24-7 (2002). Jacob, J., H. Kaipe, F. Couderc, and J. Paris, Water Network Analysis in Pulp and Paper Processes by Pinch and Linear Programming Techniques, Chem. Eng. Communication, 189, (2), (2002). Jacob, J., H. Hemphälä et J. Paris, «Cueillette et réconciliation des données pour la simulation de procédés en opération», Pulp Paper Can., 102, (5), 53-6 (2001). Kantardjieff, A., P.R. Stuart, W. Brown, and P. Arthur, Cyanide Presence in an Ammonium-Based Sulfite Mill Treated Effluent, Pulp Paper Can., 102, (1), (2001). Ky, C.R., Y. Comeau, M. Perrier and I. Takacs, Modelling Biological Phosphorus Removal from a Cheese Factory Effluent by an SBR, Water Sci. Technol., 43, (3), (2001). Labidi, J., P. Mutjé, M.A. Pèlach, X. Turon, and J. Paris, Integración de Procesos en Fábricas de Papel: de la Teoría a la Práctica, El Papel, 80-7 (Junio/Julio 2001). Labidi, J., H. Chahbani et J. Paris, «Efficacité exergétique des pompes à chaleur à sorption», Vième Coll. Interuniv. Franco-Québécois, Thermique des systèmes, , Lyon (2001). Labidi, J., J. Paris, R. Zmeureanu, B. Solati et F. Haghigat, «Évaluation technico-économique de l utilisation des pompes à chaleur à absorption au Canada», Vième Coll. Interuniv. Franco-Québécois, Thermique des systèmes, 371-6, Lyon (2001). École Polytechnique 102 Annual Report

26 Publications Li, J., P.A. Tanguy, P.J. Carreau, and M. Moan, Effect of Thickener Structure on Paper Coating Properties, Journal of Colloid and Polymer Science, 279, (2001). Orccotoma, J.-A., J. Paris, and M. Perrier, Paper Machine Controllability: Effects of Disturbances on Basis Weight and First Pass Retention, J. of Process Control 11, (4), (2001). Renou, S., M. Perrier, and D. Dochain, Concentration Control in a Tubular Reactor by a Late Lumping Approach, Proc. 6th World Congress of Chem. Eng., CD-ROM, Melbourne (2001). Renou, S., Perrier, M., Dochain, and D. Gendron, Partial Differential Equation Model Based Control: Application to a Bleaching Reactor, Proc. Chemical Process Control VI, Tucson, AZ (2001). Samkocwa, D., J. Ruiz, T.G.M. van de Ven et J. Paris, «Modélisation de la rétention des particules fines sur la table plate d une machine à papier», JPSS, 28, (1), 1-5 (2002). Savoie, A., P.R. Stuart, and D. Van Ham, Ultrafiltration of Biologically-Treated Effluent from a TMP-Newsprint Mill, Pulp Paper Can., 102, (2), (2001). Savu, E., S. Sarrailh, F. Maréchal et J. Paris, «Impact de la fermeture des circuits dans un procédé de désencrage», Prétiré, 6 e Forum de recherche sur le recyclage, 155-8, Magog (2001). Serra, M., Perrier, M., Espuña, A., and L. Puigjaner, Analysis of Different Control Possibilities for the Divided Wall Column: Feedback Diagonal and Dynamic Matrix Control, Comp. Chem. Eng., 25, (4-6), (2001). Shafiei, S., S. Domenech, R. Koteles, and J. Paris, System Closure in an Integrated Newsprint Mill, Practical Application of the Genetic Algorithm, Proceed. PAPTAC 88th Annual Conf., A183-7, Montréal (2002). Shafiei, S., S. Domenech, P. Floquet et J. Paris, Network Analysis by Genetic Algorithm Mathematical Programming and Process Simulation, TAPPI 2001 Engineering/Finishing & Converting Conf., San- Antonio, CDROM, 29-3 (2001). Shafiei, S., S. Domenech, R. Koteles, and J. Paris, System Closure in Pulp and Paper Mills: Network Analysis by Genetic Algorithm, Proceed. PRES 01, 370-5, Florence (2001). Souza, F.V., T.G.M. van de Ven, and J. Paris, Modelizaçao da drenagem e da retençao : Un enfoque em Fenômenos de transporte, 34th ABTCP Annual Meeting, Sao Paulo (2001). Stuart, P.R., R. Kenny, and J. Sointio, A Critical Review of the Low Sludge Production (LSP) Process for the Pulp and Paper Industry, Pulp Paper Can., 102, (4), 23-8 (2001), Prix Douglas Jones de PAPTAC (2001). Monographies et manuels Smets, I., M. Perrier, G. Bastin, and J. Van Impe, «Commande optimale des bioréacteurs», dans D. Dochain (Ed.), Automatique des bioprocédés, , Hermès, Paris (2001). Brevets Arzate, A., F. Bertrand, O. Réglat, and P.A. Tanguy, Apparatus and Method for Measuring the Rheological Properties of a Power Law Fluid, European patent , US patent application 493, 414 (2001). Rapports techniques Tsingakis, D., J. Labidi, and J. Paris, Modelling of Kraft Liquors Properties and Application to Process Simulations, Paprican PGRLR 783 (2001). Autres publications et conférences Abdallah, M.R., Z. Périn-Levasseur, F. Bednar, T.G.M. van de Ven, and J. Paris, Polyethylene Oxide (PEO) Retention Efficiency, NCE on Mech. Wood-Pulps Poster, 88th An. Conf. PAPTAC, Montréal (2002). Abdallah, M.R., T.G.M. van de Ven, and J. Paris, Effect of Salt on Fines Flocculation with PEO/CF Retention Aid System, NCE An. Conf., Hamilton (2001). École Polytechnique 103 Annual Report

27 Publications Bertrand, F., J.B. Ritz, P.A. Tanguy, and E. Giraud, Simulation of Shear-Induced Particle Migration in Stirred Tanks, Proceed. Workshop on Trends in Numerical and Physical Modelling for Industrial Multiphase Flows, Cargese (2001). Cho, B.-U., G. Garnier, J. Paradis, and M. Perrier, The Process Dynamics of Filler Retention using a PAM/ Bentonite Retention Aid System, Prep. 87th Annual Meeting PAPTAC, Montréal (2001). Cracium, L., P.J. Carreau, M.C. Heuzey, and T. van de Ven, Rheological Properties of Concentrated Latex Suspensions of Poly(stryrene-butadiene), 3M Lectures Rheology Research Seminar, Wisconsin, Madison (2002). Dabros, M., M. Perrier, P.R. Stuart, F. Forbes, and M. Savoie, Approach to Real-Time Optimization of an Integrated Newsprint Mill, 51 ème Conf. an. SCGC, Halifax (2001). Frei, K.M. and P.R. Stuart, Techno-Economic Study of a Biological Sludge Drying Process, 51 ème Conf. an. SCGC, Halifax (2001). Goodwin, C.G., J. De Dona, O.J. Rojas, and M. Perrier, A Brief Overview of Nonlinear Control, Proc. Int. Conf. Control Applications, Pretoria, South Africa (2001). Janssen, M.J.M., R. Urbanski, J. St. Onge, and P.R. Stuart, An Approach to Pulp and Paper Business Modeling Integrating Mill-Wide Process Simulation, 51 ème Conf. an. SCGC, Halifax (2001). Jiang T.W. and P.R. Stuart, Data Processing and Reconciliation for a Kraft Pulp Mill Recausticizing Plant, 51 ème Conf. an. SCGC, Halifax (2001). Labidi, J., H. Chahbani, and J. Paris, Assessment of the Effect of Intraparticle Mass Transfer on the Performance of Sorption Heat Pumps, Proceed. 3rd Europ. Cong. of Ch. E., Section 7, poster P7-58, Nurnberg (2001). Lafourcade, S., P.R. Stuart, J. Labidi, R. Koteles et C. Gélinas, «Optimisation énergétique d une usine de papier journal-ptm avec une analyse de pincement sous contraintes» Le Congrès francophone du papier (CFP) Québec (2001). Lafourcade, S., J. Labidi, R. Koteles, and P.R. Stuart, Energy Optimization of a TMP Newspaper Mill Using Constrained Pinch Analysis, PRES 01, Florence (2001). Lafourcade, S., J. Labidi, R. Koteles, and P.R. Stuart, Data Extraction Techniques for Thermal Pinch at a TMP-Newsprint Mill, 51 ème Conf. an. SCGC, Halifax (2001). Lama, I., M. Perrier, and P.R. Stuart, An Approach for Using Controllability Techniques to Analyze the White Water Networks of Integrated TMP-Newsprint Mills, PRES 01, Florence (2001). Lama I., M. Perrier, P.R. Stuart, and M. Savoie, Variables Selection by Controllability Analysis of a Paper Machine Short Loop, 51 ème Conf. an. SCGC, Halifax (2001). Lavallée, H.-C. and P.R. Stuart, Survey of Membrane Technologie Applications in the Pulp & Paper Industry, 51 ème Conf. an. SCGC, Halifax (2001). Mmbaga, J., R.E. Hayes, F. Bertrand, and P.A. Tanguy, Simulation of a Metering Size Press for Forward Roll Coating, AIChE Annual Meeting, Reno (2001). Pons C., T. Gros, P.R. Stuart, and K. Jasim, Steady State Simulation & Analysis of Recausticizing Area of a Kraft Mill, 51 ème Conf. an. SCGC, Halifax (2001). Savarmand, S., P. Carreau, F. Bertrand, and D. Vidal, Rheological Properties of Silica Suspensions, 73rd Annual Meeting of the Society of Rheology, Bethesda, USA (2001). Savarmand, P. Carreau, F. Bertrand et D. Vidal, «Propriétés rhéologiques de suspensions de particules de silice», 36 ème colloque annuel du groupe français de rhéologie, Marne-la-Vallée, France (2001). Savu, E., Sarrailh, S., Maréchal, F.., and J. Paris, Analysis and Simulation of System Closure Stategies in a Deinking Process, 55th Annual Meet. PAPTAC Midwest Branch, Thunder Bay (2001). Shafiei, S., S. Domenech, R. Koteles, and J. Paris, System Closure in Pulp and Paper Mills as an Optimization Problem: A Novel Approach, 51 ème Conf. an. SCGC, Halifax (2001). École Polytechnique 104 Annual Report

28 Publications Shafiei, S., S. Domenech, R. Koteles et J. Paris, «Fermeture des circuits papetiers : analyse des réseaux par algorithme génétique», 69 e Congrès ACFAS, Sherbrooke (2001). Souza, F. and J. Paris, Drainage and Retention in the Forming Zone of the Paper Machine. A New Approach to Modelling, 51 ème Conf. an. SCGC, Halifax (2001). Stuart, P.R. and J. Paris, Water Management in Pulp and Paper Processes, Intern l Conf. on Fiber Industry and Environmental Biocomplexity, Auburn (2002). Tanguy, P.A., New Dispersing Technologies, Sigma Coatings, Amsterdam (2001). Tanguy, P.A., P. Kumar, F. Thibault, D. Denoël, and P. Henric, Slurry Make-Down in a Coaxial Mixer, Mixing XVIII (NAMF), Pocono (2001). Tanguy, P.A., Paper Coating Process Research at École Polytechnique, McGill University (2001). Via, D.A., J.-A. Orccotoma, and P.R. Stuart, Software Selection for Dynamic Simulation, 51 ème Conf. can. SCGC, Halifax (2001). Activités professionnelles des membres Professional Activities of Members Conférences invitées Bertrand, F., «Méthodes novatrices pour la simulation en génie des procédés», Institut des Matériaux Industriels, Boucherville (2001). Bertrand, F., «Simulation de l écoulement de fluides visqueux en génie des procédés», EDF, Chaton, France (2002). Cracium, L., P.J. Carreau, M.C. Heuzey, and T. G.M. van de Ven, Rheological Properties of Concentrated Latex Suspensions of Poly(stryrene-butadiene), 3M Lectures Rheology Research Seminar, Wisconsin, Madison (2002). Perrier, M., Nonlinear Control Design of a Tubular Reactor Described by a Partial Differential Equation Model, The University of Newcastle, Australia (2001). Stuart, P.R., Process Integration in the Pulp and Paper Industry The Revolution and the Evolution, Queen s University, University of Toronto, McGill University, and University of Guanajuato (Mexico) (2001). Tanguy, P.A., New Dispersing Technologies, Sigma Coatings, Amsterdam (2001). Tanguy, P.A., Paper Coating Process Research at École Polytechnique, McGill University (2001). Enseignement hors programme Stuart, P.R., «Ingénierie et développement durable», Journée de formation des enseignants du cours sur le développement durable, École Polytechnique (2001). Co-directions externes de thèses et mémoires Paris, J. : Co-directeur de doctorat à l Université McGill (CRPP); Candidat : M. Abdulla Quasaimeh, Directeur principal : T.G.M. van de Ven, Modelling of Floculation and Defloculation in Pulp Networks. Paris, J. : Cotutelle de doctorat à Polytechnique (J. Paris) et ENSIGC (S. Domenech); Candidat : S. Shafiei Khosroshahi,, «Application d algorithmes génétiques à l analyse des réseaux dans les procédés papetiers». Perrier, M. : Co-directeur de doctorat à l Université Polytechnique de Catalogne; Candidate : Maria Serra, Directeur principal : L. Puigjaner, Controllability Analysis of Integrated Distillation Systems. Perrier, M. : Co-directeur de doctorat à l Université McGill (CRPP); Candidat : B.-U. Cho, Directeur principal : G. Garnier, «Stratégies de contrôle innovatrices de la partie humide de la machine à papier». Perrier, M. : Co-directeur de M.Ing. à l Université d Alberta; Candidate : Jennifer Brown, Directeur principal : F. Forbes, Model Analysis of Distributed Parameter Systems. Tanguy, P.A., F. Bertrand : Co-directeurs de doctorat à l Université Concordia; Candidat : H. El-Sadi, Directeur principal : N. Esmail, «Rhéologie et enduction d agents inhibiteurs du jaunissement». École Polytechnique 105 Annual Report

29 Publications Wertheimer, M.R. : Cotutelle de doctorat à Polytechnique (M. Wertheimer) et Université Paul- Sabatier (Y Ségui); Candidat : G. Dennler, «Dépôt PECVD de composés du Si : étude des premières phases de croissance». Organisation de congrès, symposia et rencontres Perrier, M., Président du comité organisateur, 8th International Conf. on Computer Applications in Biotechnology, Québec (2001). Perrier, M., Président du comité organisateur, Annual Graduate Students Conf. on Optimization, Control, and Applied Statistics, Montréal (2001). Stuart, P.R., Président du comité organisateur, 2nd International Symposium on Process Integration, 51 ème Conf. an. SCGC, Halifax (2001). Stuart, P.R., Comité consultatif international, Québec groupe, Conf. intern. sur la conception multidisciplinaire en ingénierie CSME-MDE, Montréal (2001). Fonctions spéciales Bertrand, F., Membre du comité scientifique du congrès annuel, Trends in Numerical and Physical Modeling of Industrial Multiphase Flows, Cargese, France Carreau, P.J., Éditeur en chef, Journal canadien de génie chimique. Favis, B.D., Membre du comité d édition, Advances in Polymer Technology. Paris, J., Chercheur associé, CRPP, Université McGill; professeur associé, CRPP, UQTR. Paris, J., Éditeur, rapport GRESIP. Paris, J., Comité intern l permanent d orientation, World Renewable Energy Congress. Perrier, M., Éditeur associé, Control Engineering Practice. Perrier, M., Membre du comité d édition, Journal canadien de génie chimique. Perrier, M., Éditeur associé, Journal of Process Control. Perrier, M., Professeur associé, Université McGill. Perrier, M., Professeur invité, The University of Newcastle, Australia. Perrier, M., Président, IFAC (International Federation of Automatic Control) Technical Committee on Control of Biotechnological Processes. Perrier, M., Membre du jury, Prix Raimbault de Montigny, Congrès Francophone du Papier. Stuart, P.R., Président, Comité de l environnement et de l énergie, PAPTAC. Stuart, P.R., Membre, Conseil de la division de l environnement, TAPPI. Stuart, P.R., Membre, Conseil d administration, SCGCh. Stuart, P.R., Membre, Groupe conseil pour la révision des guides d application de l ingénierie, CRSNG. Stuart, P.R., Membre, Comité national d orientation, Réseau canadien d ingénierie de la conception (C-DEN). Stuart, P.R., Membre, Équipe canadienne, Intégration des procédés dans l industrie des pâtes et papiers, Agence internationale de l Énergie. Stuart, P.R., Membre, NABEST, Comité aviseur de RNCan. Wertheimer, M.R., Co-éditeur en chef, Plasmas and Polymers. Activités étudiantes / Student Activities Communications scientifiques présentées par des étudiants Abdallah, M.R., Z. Périn-Levasseur, F. Bednar, T.G.M. van de Ven, and J. Paris, Polyethylene Oxide (PEO) Retention Efficiency, NCE on Mech. Wood-Pulps Poster, 88th An. Conf. PAPTAC, Montréal (2002). École Polytechnique 106 Annual Report

30 Publications Abdallah, M.R., T.G.M. van de Ven, and J. Paris, Effect of Salt on Fines Flocculation with PEO/CF Retention Aid System, NCE An. Conf., Hamilton (2001). Dabros M., M. Perrier, P.R. Stuart, F. Forbes, and M. Savoie, Approach to Real-Time Optimization of an Integrated Newsprint Mill, 51 ème Conf. can. SCGC, Halifax (2001). Frei K.M. and P.R. Stuart, Techno-Economic Study of a Biological Sludge Drying Process, 51 ème Conf. can. SCGC, Halifax (2001). Janssen M.J.M., R. Urbanski, J. St. Onge, and P.R. Stuart, An Approach to Pulp and Paper Business Modeling Integrating Mill-Wide Process Simulation, 51 ème Conf. can. SCGC, Halifax (2001). Lafourcade S., J. Labidi, R. Koteles, and P.R. Stuart, Data Extraction Techniques for Thermal Pinch at a TMP-Newsprint Mill, 51 ème Conf. can. SCGC, Halifax (2001). Lama, I., M. Perrier, and P.R. Stuart, An Approach for Using Controllability Techniques to Analyze the White Water Networks of Integrated TMP-Newsprint Mills, PRES 01 4th, Florence (2001). Lama I., M. Perrier, P.R. Stuart, and M. Savoie, Variables Selection by Controllability Analysis of a Paper Machine Short Loop, 51 ème Conf. can. SCGC, Halifax (2001). Shafiei, S., S. Domenech, R. Koteles, and J. Paris, System Closure in Pulp and Paper Mills as an Optimization Problem: A Novel Approach, 51st Can. Chem. Eng. An. Conf., Halifax (2001). Shafiei, S., S. Domenech, R. Koteles et J. Paris, «Fermeture des circuits papetiers : analyse des réseaux par algorithme génétique», 69 e Congrès ACFAS, Sherbrooke (2001). Via, D.A., J.-A. Orccotoma, and P.R. Stuart, Software Selection for Dynamic Simulation, 51 ème Conf. can. SCGC, Halifax (2001). Stages en Europe Programme de Coopération Canada-UE en éducation supérieure et formation, Projet 96101, Formation avancée et développement professionnel en technologies papetières. Fortier, M. (3 ième année, Polytechnique), EFPG, Grenoble, France, «Étude expérimentale du couchage par enduction», superviseur : C. Chaussy. Renaud, C.-A., (3 ième année, Polytechnique), Université Complutense, Madrid, Espagne, «Caractérisation du talc comme agent anti-déposition de matières collantes», superviseure : A. Blanco. Harnois, N., (M.Sc.A., Polytechnique), Université Polytechnique de Catalogne, Barcelone, Espagne, «Contrôlabilité de la partie humide d une machine à papier», superviseur : L. Puigjaner. Sarrailh, S., (3 ième année Polytechnique), Université Complutense, Madrid, Espagne, «Calibrage d une sonde pour le contrôle du séchage de plaques de fibro-ciment», superviseure : A. Blanco. Roldan, S., (3 ième année, Polytechnique), Université Polytechnique de Catalogne, Barcelone, Espagne, «Étude du blanchiment enzymatique d une pâte à papier», superviseur : J.F. Colomb-Pastor. Séminaires/Seminars Nonlinear Control Using Cell Population Balance Models Daoutidis, P. University of Minnesota, USA, Séminaire conjoint URCPC et GRESIP 18 juin 2001 The Paper Industry Can it Change to Survive and Prosper James McNutt Executive Director Sloan Center for Paper Business and Industry Studies IPST Georgia Institute of Technology 19 septembre 2001 École Polytechnique 107 Annual Report

31 Budget de fonctionnement et de recherche Budget de fonctionnement* Operating Budget* Ressources Fonctionnement (subvention de Paprican) ,00 $ Solde reporté de ,87 $ Total : ,87 $ Dépenses Honoraire de direction (J. Paris) ,00 $ Préparation des rapports (2001 et 2002) ,30 $ Secrétariat : Personnel ,54 $ Fournitures, équipement et services 6 760,33 $ Enseignement 3 345,89 $ Entretien de site web 2 755,88 $ Promotion et déplacements 1 098,65 $ Séminaires et représentation 768,63 $ Total : ,22 $ Solde reporté : 3 694,65 $ * Le budget a été établi pour une période de 18 mois (01/01/01 à 30/06/02) pour effectuer la transition du calendrier légal au calendrier académique. École Polytechnique 108 Annual Report

32 Budget de fonctionnement et de recherche Budget de recherche / Research Budget Subventions du CRSNG P.R. Stuart; Chaire en ingénierie de l environnement ,00 $ P.A. Tanguy; Chaire industrielle ,00 $ J. Paris, J. Labidi et al.; CRO ,00 $ P.A. Tanguy; recherche ,00 $ Montants individuels inférieurs à $ (total par chercheur) J. Paris ,00 $ M. Perrier ,00 $ P.R. Stuart ,00 $ F. Bertrand ,00 $ B.D. Favis ,00 $ P. Carreau ,00 $ M. Wertheimer ,00 $ M. Perrier, G. Garnier et J. Paris; NCE ,00 $ Total, subventions du CRSNG : ,00 $ Subventions du FCAR F. Bertrand; établissement de nouveaux chercheurs ,00 $ M. Perrier, J. Paris, P.R. Stuart et al.; équipe ,00 $ Total, subventions du FCAR ,00 $ Subventions d autres sources P.R. Stuart; Chaire en ingénierie de l environnement (Paprican et industrie) ,00 $ P.A. Tanguy; Chaire industrielle (Paprican) ,00 $ M. Perrier, P.R. Stuart et al.(réseau can. de conception en ingénierie) ,00 $ P.R. Stuart et al. (DRHCan) ,00 $ J. Paris et J. Labidi (MRNQc) ,00 $ J. Paris et al. (DRHCan) ,00 $ J. Paris et al. (MRNQc) ,00 $ A. Benhamou, D. Dochain, M. Perrier (AUPELF) 5 000,00 $ M. Perrier, D. Dochain (Programme de coopération Québec-Wallonie) 5 000,00 $ Total, autres subventions : ,00 $ Projets en commandites P.A. Tanguy, Gouv. du Québec ,00 $ Total, projets en commandites : ,00 $ Financement total : ,00 $ École Polytechnique 109 Annual Report

33 Équipements disponibles Grâce à ses membres également affiliés à d autres Centres, Laboratoires ou Groupes, les membres du GRESIP peuvent avoir accès pour leurs travaux à une gamme très étendue d équipements. La liste ci-dessous donne les principaux équipements expérimentaux et de simulation et leur laboratoire de rattachement. Laboratoire de calcul (F. Bertrand). Grappe de calcul Beowulf de 24 processeurs. Simulation de phénomènes d échanges à l aide de méthodes numériques parallèles. Centre de recherche appliquée sur les polymères (P.J. Carreau et B.D. Favis). Viscosimètre portatif Bohlin Visco 88, 3 rhéomètres, rhéogoniomètre de Weissenberg, analyseur diélectrique, analyseur thermogravimétrique, calorimètre DSC, chromatographe, analyseur de potentiel zeta, analyseur à ultrasons, microscope électronique à balayage, microscope IR Quantum, spectrophotomètre. Extrudeuse à double vis corotationnelle Liestritz et accessoires pour la préparation de rubans et de films soufflés après extrusion. Laboratoires de microfabrication (A. Yelon). Équipements de mise en forme (aligneur de masque, graveur laser, réacteur plasma type RIE); équipements de fabrication (pulvérisateur, évaporateur à canon d électrons, réacteur plasma PECVD, RTA); équipements de caractérisation (test sous pointe, humidité, profilomètre, flexus, MEB, propriétés électroniques). Les diverses équipes de chercheurs disposent aussi dans leurs laboratoires de nombreux ordinateurs de haute performance (serveurs IBM RISC 6000, stations graphiques, etc.). Les chercheurs du GRESIP peuvent aussi faire appel à plusieurs laboratoires pour la réalisation d analyses physiques, chimiques ou papetières, notamment le laboratoire analytique de Paprican, le laboratoire du CRPP de l UQTR et à Polytechnique, le laboratoire SLOWPOKE. Enfin les associés universitaires peuvent avoir recours aux services des ateliers de mécanique et d électronique de Paprican. Chaire industrielle CRSNG- Paprican (P.A. Tanguy). Plate-forme de mélange; deux bancs de couchage de laboratoire; presse de couchage pilote. Groupe de recherche en plasma (M.R. Wertheimer). Réacteurs à plasma froid (micro-onde/radiofréquence), instruments de caractérisation (spectrophotomètres, ellipsomètres, microrayure, perméation O 2 et H 2 O Mocon, etc.). Laboratoire d analyse de surface (A. Yelon). XPS, UPS, analyseur d énergie de surface, microscopie à balayage, FTIR. Laboratoire de génie papetier (J. Paris et M. Perrier). Logiciels d analyse et simulation des procédés, CADSIM Plus PAPDYN, ASPEN PLUS, SPEED UP, MATLAB, MASSBAL et WINGEMS; logiciels de traitement statistique de données. École Polytechnique 110 Annual Report

34 Available Equipment Since the members of GRESIP are also affiliated with other centres, laboratories or groups, they all benefit from access to a very wide range of equipment. The following list provides the main experimental and simulation equipment available and the laboratory where it is located. Computations Laboratory (F. Bertrand). Beowulf 24 processors computing cluster, simulation of transport phenomena by parallel numerical methods. Centre for Applied Research on Polymers (P. Carreau and B. Favis). Portable Bohlin Visco 88 viscosimeter, three rheometers, Weissenberg rheogoniometer, dielectric analyzer, thermogravimetric analyzer, DSC calorimeter, chromatograph, zeta potential analyzer, ultrasound analyzer, electron scanning microscope, IR Quantum microscope, spectrophotometer. Leistritz co-rotating twin-screw extruder, post-extrusion accessories for the preparation of ribbons and blownfilm. Microfabrication Laboratory (A. Yelon). Forming equipment (mask aligner, laser engraver, RIE-type plasma reactor); fabrication equipment (magnetron sputtering, e-beam evaporator, PECVD plasma reactor, RTA); characterization equipment, (humidity, profilometer, flexus, SEM, electronic properties). The research teams also have available many highperformance computers (IBM RISC 6000 server, graphic stations, etc.). GRESIP researchers have also access to laboratories to carry out physical, chemical, or pulp and paper analyses, particularly the Paprican analytical laboratory, the CRPP laboratory at the Université du Québec à Trois-Rivières, and the SLOWPOKE laboratory at Polytechnique. And finally, the associated universities can use the services of the Paprican mechanical and electronic shops. NSERC-Paprican Industrial Chair (P. Tanguy). Three mixing platforms, a pilot paper machine. Research Group on Plasma (M. R. Wertheimer). Cold plasma reactors (microwave/radio-frequency), characterization instruments. (spectrophotometers, ellipsometers, microrays, O 2 and H 2 O Mocon permeation, etc.). Surface Analysis Laboratory (A. Yelon). XPS, UPS, surface energy analyzer, scanning microscopy, FTIR. Pulp and Paper Engineering Laboratory (J. Paris and M. Perrier). Process analysis and simulation software, CADSIM Plus PAPDYN, ASPEN PLUS, SPEED UP, MATLAB, MASSBAL and VALI; software for statistical data processing. École Polytechnique 111 Annual Report

35 École Polytechnique 112 Annual Report

36 École Polytechnique Département de génie chimique C.P. Box 6079, succ. Centre-ville Montréal, QC, Canada H3C 3A7 Telephone: (514) , poste 5793 Fax: (514) Internet: École Polytechnique 113 Annual Report