2022-05-05
Modification de surface de la cellulose et des nanocelluloses par des procédés verts innovants
Le 28 janvier 2022, Loreleï Douard a soutenu une thèse de doctorat de l’Université Grenoble Alpes préparée sous la direction du Professeur Naceur Belgacem et de Julien Bras, Maître de Conférences HDR (Grenoble INP-Pagora / LGP2).
Loreleï Douard a présenté les résultats de sa recherche intitulée Modification de surface de la cellulose et des nanocelluloses par des procédés verts innovants.
De nos jours, les nanocelluloses sont l’une des priorités de la bioéconomie européenne : en témoignent les nombreux investissements industriels du secteur et la multiplication des revues scientifiques publiées chaque année. Le greffage d’une fonction chimique sur ces nano-éléments leur confère de nouvelles fonctions attractives comme le montre le développement des nanocelluloses ioniques.
La préparation de ces matériaux reste toutefois problématique quand il s’agit de passer à une échelle industrielle pour des raisons de coût et/ou de toxicité des réactifs et des solvants. C'est pourquoi l'utilisation de solvants eutectiques profonds (DES) et des principes de la mécanochimie ont été des pistes innovantes étudiées dans ces travaux de thèse pour l'obtention de nanocelluloses.
Cette étude a confirmé la possibilité d'extraire des nanocristaux de cellulose (CNC) fonctionnalisés en une étape à partir de deux DES composés de chlorure de choline avec de l'acide citrique ou oxalique. Un plan d'expérience a permis l'optimisation de ce procédé et les résidus cellulosiques ont pu être valorisés pour fabriquer des nanofibrilles de cellulose (CNF) dans un concept de bioraffinerie, transformant ainsi plus de 95 % de la cellulose en nanocellulose.
L'impact de la mécanochimie sur les matériaux cellulosiques a également été confirmé par une dégradation de la cristallinité et du degré de polymérisation. Ce procédé sans solvant et sans catalyseur a permis l’estérification des nanocristaux de cellulose qui a été prouvée par des techniques de caractérisation chimique.
Finalement, un procédé innovant a permis la production de nanocristaux de cellulose fonctionnels avec un très fort rendement.
Le Laboratoire Génie des Procédés Papetiers (LGP2) est une unité mixte de recherche (UMR 5518) :
elle associe le CNRS, Grenoble INP et l’Agefpi, et mène ses activités scientifiques en lien avec la communauté académique Université Grenoble Alpes. Certifié Qualité Sécurité Environnement, le LGP2 est organisé en trois équipes : Bioraffinerie : chimie et éco-procédés – Matériaux biosourcés multi-échelles – Fonctionnalisation de surface par procédés d’impression. Leurs travaux de recherche visent à répondre aux attentes sociétales quant au développement durable (chimie verte, bioraffinerie, procédés propres, recyclage, matériaux biosourcés, énergies renouvelables) et à la traçabilité & la sécurité (matériaux fonctionnels, papiers et emballages intelligents) – lgp2.grenoble-inp.fr
