Produire les nanofibrilles de cellulose à l’échelle industrielle

Le développement de matériaux biosourcés est une préoccupation majeure de l’industrie pour accéder à une bioéconomie durable. Dans ce contexte, les nanofibrilles de cellulose (CNF) sont très prometteuses. Mille fois plus petites que les fibres de cellulose utilisées pour faire du papier, elles ont des propriétés particulièrement intéressantes : plus grande résistance mécanique, plus transparentes, avec des propriétés barrières et rhéologiques intéressantes.

Malheureusement, leur production à l’échelle industrielle pose quelques problèmes : le pré-traitement des fibres par voie chimique fait intervenir des produits toxiques et dangereux pour l’environnement, et le procédé de fibrillation mécanique qui déconstruit les fibres en nanofibrilles, est très couteux en énergie. Durant sa thèse, Gabriel Banvillet s’est attaqué à ces deux verrous.

Pour cela, il s’est penché sur l’amélioration des pré-traitements de manière à les rendre plus verts : utilisation de nouvelles familles d’enzymes pour dégrader la cellulose, modification chimique des fibres, combinaison de différents pré-traitements… Parallèlement, il a travaillé sur l’optimisation du procédé de raffinage pour le rendre moins consommateur d’énergie. Il a, en particulier, utilisé un procédé classiquement utilisé en plasturgie, lui permettant de travailler sur une pâte de concentration dix fois plus élevée en cellulose, et de réduire d’un facteur 5 à 10 la consommation d’énergie du procédé. Ce projet a permis d'ouvrir de nombreuses pistes et abouti au lancement d'un nouveau projet de thèse avec le partenaire industriel.

Les nanofibrilles de cellulose peuvent être utilisées dans de nombreux domaines : dans l’agroalimentaire bien sûr (pour les emballages), mais également comme agent texturant dans les cosmétiques, les crèmes, les peintures... Il entamera dès la rentrée un post-doctorat à l’université de British Columbia (Vancouver) sur les applications des nanofibrilles de cellulose.
 
Image en une : exemple d'utilisation possible
*Thèse CIFRE soutenue par la société Arjowiggins
**CNRS, Grenoble INP – UGA