Janvier 2006 - n°106

LCA : premier laboratoire à s’être intéressé à la valorisation non alimentaire des productions agricoles

Créé il y a maintenant 30 ans par le Professeur Antoine GASET, le Laboratoire de Chimie Agroindustrielle a été le premier centre de recherche publique à inscrire dans sa démarche scientifique : la chimie des agroressources. Ceci dans un but d’exploiter la potentialité de la biomasse en tant que source de matières premières pour la chimie à l’image du pétrole (carbone fossile).

Le LCA est l’un des douze laboratoires de l’INPT (Institut National Polytechnique de Toulouse) Et il est depuis 10 ans une Unité Mixte de Recherche (UMR) de l’INRA : UMR 1010 INRA/INP-ENSIACET.
Il se place au cœur d’un dispositif original favorisant à la fois l’acquisition de connaissances scientifiques et l’innovation ainsi que le transfert de technologie. Le LCA a créé, en 1989, le CATAR (Centre d’Application et de Traitement des Agro-Ressources) - CRITT Agroressources . Ce regroupement de compétences, qui s’appuie sur un large réseau de collaborations a été labelisé "Centre de Ressources Technologiques“ en 1996 puis en 2000 et en 2003 après de nouvelles expertises. Des efforts très importants ont été faits tant par l’INRA que par l’INPT et l’UMR pour développer et renforcer ce type d’activité de recherche.

Depuis janvier 2003, le Professeur Marie-Elisabeth Borredon assure la direction du laboratoire et de l’U.M.R.
Ce dernier, reconnu et soutenu dans le cadre des contrats quadriennaux successifs (Volet Recherche), a poursuivi son objectif de regroupement de compétences interdisciplinaires centrées autour des Sciences et des Technologies des Agroressources : Chimie et Procédés. Et ce, en vue de constituer un pôle d’excellence dans le domaine de la Transformation Chimique des Agroressources.

Trois équipes de recherche oeuvrent au sein du laboratoire

La superficie des locaux situés au sein de l’ENSIACET (Ecole Nationale Supérieure des Ingénieurs en Arts Chimiques et Technologiques) est de 2648 m². A ces locaux s’ajoutera, en 2006, une halle de démonstration dédiée aux agromatériaux : AGROMAT d’une superficie de 954m². Cette halle est en cours de construction sur le site de l’ENI (Ecole Nationale des Ingénieurs) de Tarbes (65). Elle sera équipée d’installations spécifiques à la plasturgie végétale. Son but est de permettre de valider au niveau pré-industriel de nouveaux procédés et produits végétaux extrudables, injectables et thermoformables. Ainsi les industriels plasturgistes pourront tester des prototypes et évaluer des cadences de production pour ces nouveaux matériaux plastiques biodégradables.

L’unité s’organise autour de trois groupes de travail qui sont constitués de 70 personnes, dont : 13 enseignantschercheurs, 2 directeurs de recherche INRA, 16 ingénieurs dont 1 ingénieur d’étude INRA, 12 techniciens et administratifs dont 1 technicien INRA et 27 doctorants et post-doctorants.

Les trois équipes de recherche du LCA sont connues par leur dynamisme, leur savoir-faire et leur grande ambition. Elles ont ainsi plusieurs objectifs :

1) La poursuite de leur implication dans un système de management de la qualité conformément au référentiel INRA avec comme but d’atteindre le niveau 1 fin 2006 (traçabilité et fiabilité des résultats).
2) Le démarrage et la coordination scientifique d’un programme « Collective Research » SURFASAM, financé par la communauté européenne dans le cadre du 6ème PCRD.
3) L’organisation d’un « Intensive Program on Renewable Biomaterials » rassemblant 55 étudiants de 16 nationalités différentes
4) La constitution d’un réseau d’excellence stratégique entre les régions Aquitaine et Midi-Pyrénées en lipochimie…

Trois thématiques en synergie

Le laboratoire développe une recherche pluri-disciplinaire autour de trois thématiques en synergie, en partenariat avec les mondes agricoles et industriels sur des thématiques tant fondamentales que finalisées. En prenant en compte l’innovation et le transfert de technologies dans un contexte de développement durable. L’acquisition des connaissances sur les structures chimiques et les propriétés des agromolécules, ainsi que l’étude de leurs réactivités constituent l’essentiel de leur démarche scientifique. Ainsi l’utilisation industrielle nonalimentaire des produits et des sousproduits de l’agriculture et de la forêt avec
celles des co-produits issus des agroindustries représente la facette finalisée de cette thématique scientifique. Ces deux approches complémentaires sontà la base d’une recherche qui associe à la fois : Les Sciences et Technologies des Agroressources et la Chimie des procédés.

Trois axes de recherche sont développés au sein du laboratoire :

- Génie analytique et devenir environnemental des agroconstituants (Responsable Dr Thierry TALOU) : L’objectif scientifique est le développement de connaissances dans le domaine de la chimie analytique en vue de l’extraction, de la séparation, du dosage et de l’identification chimique des différents constituants des agroressources. Ceci, afin de déterminer les caractéristiques chimiques et physico-chimiques des agromolécules et d’étudier l’impact des agroressources et de leurs produits de transformation sur l’environnement et sur l’homme.

- Fractionnement et Transformation des agroressources (Responsable Dr Luc RIGAL) : et ce, afin d’étudier les processus élémentaires qui régissent: la séparation sous forme d’extraits et de raffinats des différents constituants des agroressources, la purification des biomonomères et biopolymères, et la modification des constituants in situ.

- Réactivité des agromolécules et la lipochimie (Responsable: Dr Zéphirin Mouloungui) : la finalité étant de concevoir des molécules oléochimiques : solvants, lubrifiants, tensio-actifs, intermédiaires... et des agromatériaux aux propriétés multifonctionnelles grâce à la mise au point de procédés performants, économiques et respectueux de l’environnement.

Parmi les réalisations récentes, on peut citer :

- La mise au point d’un traitement respectueux de l’environnement à partir de dérivés d’huiles végétales pour le traitement du bois contre les attaques de champignons et d’insectes.

- Le développement d’un procédé original de fabrication de carbonate de glycérolà partir de glycérol (coproduit de la fabrication de biocarburant) qui sert d’additif pour les lubrifiants, peintures, revêtements, cosmétiques, plastifiants et détergents.

- L’utilisation du maïs plante entière pour la préparation d’un granulat injectable et thermoformable qui conduit à un matériau biodégradable et compostable. Ceci a d’ailleurs donné lieu à la création d’une entreprise: la société VEGEPLAST…

L’équipe dispose d’un matériel diversifié permettant de travailler de l’échelle laboratoire jusqu’à l’échelle préindustrielle : Ainsi se côtoient des instruments caractéristiques d’un usage en recherche fondamentale (chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse, …) et des outils de développement (table vibrante, malaxeurs, …).

Le laboratoire dispose des deux principaux types d’équipements :
- Les équipements de laboratoire, dont les
techniques :
> De caractérisation de la structure (CG/ SM, CG, HPLC (UV, IR), HPLIC…).
> De caractérisation des propriétés physico-chimiques (DSC, rhéomètre, texturomètre 5kN…).
> De production d’échantillons (Réacteur tri-phasique, réacteur sous ultrasons…)
> D’évaluation de la biodégradabilité (milieux aqueux et milieu solide)…

- Et les équipements pilotes qui comprennent : la technique de production et d’extraction, la technique de purification et la Technique de préparation des agromatériaux.

De nombreux partenariats

Les trois équipes de recherche constituant le LCA organisent leurs actions de recherche dans une démarche cohérente qui les place au centre d’un contexte économique propice à l’établissement de collaborations scientifiques et de partenariats tant au niveau national qu’international.

Ainsi les partenariats sont de type :

- Institutionnel : l’INRA-CNRS Bures sur Yvette, le CEMAGREF Montpellier, CAVISA Reims, l’Ecole des Mines d’Alès, le GRECA (Groupe de Recherche sur l’Environnement et la Chimie Appliquée)…

- Universitaire : Paul Sabatier Toulouse, Bordeaux 1, J. Fourier de Grenoble, Henri Poincaré-Nancy 1…

- Industriel : Centres de transfert, Coopératives agricoles, Interprofessions…

- Et international : Le LCA est engagé sur des projets de recherche européens (Espagne, Roumanie, Suède, Lituanie, Grèce, Allemagne…), des programmes de coopération et mobilité transatlantiques (USA, Mexique, Cuba…) et avec le continent africain (Maroc, Algérie…). De l’accueil des stagiaires étrangers jusqu’à la co-tutelle de thèses, en passant par l’accueil de professeurs invités, ces activités de formation renforcent le potentiel de recherche du LCA.

Par ailleurs, la politique scientifique du LCA bâtie autour du carbone renouvelable a permis de construire un «dispositif original» qui va de l’acquisition de connaissances scientifiques jusqu’à leurs valorisations. Ce dispositif a le mérite d’associer de façon intime toutes les facettes du métier : la recherche, la formation et la valorisation.

Il est important d’indiquer à ce niveau, qu’après expertise, les thèmes : " Lipochimie - Lipotransformation et Biostructure - Agromatériaux“ ont été inscrits dans le contrat de plan Etat-Région Midi-Pyrénées (CPER 2000-2006), dans le cadre du projet de Valorisation Non-Alimentaire des productions agricoles (VANA).

Ainsi, les enjeux sociaux et économiques du projet CPER, et plus globalement de l’action de l’UMR, sont de :

- Promouvoir les productions agricoles à finalité non-alimentaire. En réponse à une demande sociétale de tous les pays industrialisés pour des produits sécurisés et respectueux de la qualité de l’environnement.

- Stimuler la vitalité rurale et la compétitivité des agro-industriels, qu’il s’agisse de PME ou de groupes industriels.

- Contribuer à la préservation et la gestion de l’environnement ainsi qu’à l’aménagement du territoire.

- Et de retrouver ici un aspect fort de la stratégie générale que développe l’UMR depuis de nombreuses années. Lequel consiste à conjuguer les compétences et les tempéraments des « hommes « qui constituent l’Unité avec les intérêts des « moteurs « du développement durable.

L. ESSADIKI