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Purification de la cellulose par réactions enzymatiques et chimiques

Publié le 25 septembre 2020
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Soutenance 3 juillet 2020

Jahan Golestani, doctorante du LGP2, a soutenu sa thèse : "Procédé de purification de la cellulose issue du bois par couplage de réactions enzymatiques et chimiques".

Vieillissement de papiers électrotechniques dans les transformateurs de puissance

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Cette thèse de doctorat de l’Université Grenoble Alpes a été préparée sous la direction du Professeur Christine Chirat et du Professeur Émérite Dominique Lachenal (Grenoble INP-Pagora / LGP2),

Jahan Golestani a présenté les résultats de sa recherche intitulée Procédé de purification de la cellulose issue du bois par couplage de réactions enzymatiques et chimiques.

De nos jours, l'application des technologies propres est au centre de l'attention de différentes industries afin de réduire les émissions de polluants dans l'environnement. Maximiser les revenus d'une ligne de production en valorisant de précieux produits secondaires à valeur ajoutée, est également demandé. Dans le cas de l'industrie de la cellulose, valoriser tous les composants du bois au lieu de brûler la moitié du bois avec la liqueur noire améliorerait le modèle économique des usines et assurerait leur pérennité dans certains cas. Le procédé kraft est la méthode dominante employée pour la production des pâtes à papier.

Dans l'industrie des pâtes et papiers, parmi les divers produits à valeur ajoutée actuels et potentiels, les hémicelluloses sont les plus importantes. En effet, elles représentent jusqu'à 30 % de la masse du bois et, jusqu'à présent, elles n'ont été valorisées que pour la production d'énergie. Étudiées par plusieurs groupes de recherche, il y a deux manières d'accéder aux hémicelluloses au procédé kraft : soit elles peuvent être partiellement extraites par un procédé d'autohydrolyse avant la cuisson kraft, soit elles pourraient être extraites de pâtes à papier qui contiennent encore de 15 à 30 % d'hémicelluloses.

Cette thèse se concentre sur l'extraction des hémicelluloses de la pâte à papier blanchie en utilisant des enzymes seules ou en combinaison avec une extraction caustique à froid. L'objectif est d'extraire des hémicelluloses plutôt pures sous leur forme oligomérique pour une éventuelle utilisation future comme prébiotiques par exemple. Les processus acides sont donc exclus car l'hydrolyse acide est susceptible de dépolymériser les oligomères en monomères et de dégrader les monomères de sucre en furanes. Le processus acide pourrait également dégrader la cellulose. L'avantage d'utiliser des enzymes est que les hémicelluloses pures doivent être obtenues car les enzymes sont sélectives. Le choix des pâtes blanchies comme matière première devrait garantir l'accès à des hémicelluloses plus pures que celles issues d'un procédé d'autohydrolyse : en effet, les pâtes blanchies ne contiennent plus de lignine et les hémicelluloses des pâtes blanchies doivent être exemptes de groupes acétyle, et et seuls quelques groupes d'acide uronique doivent rester.

Les enzymes étudiées sont la xylanase et la mannanase déjà été testées dans l'industrie des pâtes et papiers en tant qu'agents stimulants de blanchiment. Toutefois, il reste de nombreux défis à relever pour appliquer des hémicellulases afin de valoriser des hémicelluloses de pâtes kraft : l'un d'eux est la limitation critique de l'extraction des hémicelluloses restantes. C'est pourquoi une combinaison d'enzymes et de traitement CCE est également étudiée. L'étude est divisée en deux parties : la première partie étudie l'effet des deux enzymes sur les pâtes de résineux et de feuillus blanchies, en combinaison ou non avec le CCE, et la deuxième partie étudie la structure des oligosaccharides extraits.
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mise à jour le 22 juin 2021

Université Grenoble Alpes