Starch nanocrystals : preparation and application to bio-based flexible packaging

Starch nanoparticules for ecoefficient flexible barrier paper packaging

• Auteur / Autrice : Déborah Le Corre
• Direction : Alain Dufresne, Julien Bras
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 27/10/2011
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie des procédés pour la bioraffinerie, les matériaux bio-sourcés et l’impression fonctionnelle (Grenoble, Isère, France ; 1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Eliane Espuche
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Dufresne, Julien Bras, David Guerin, Helene Angellier-Coussy, Timo Makarainen, Hervé Laroche
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrice Dole, Denis Lourdin, Eric Wehrli

Mots clés

Mots clés libres

Amidon

Nanoparticules

Biomateriaux

Emballage

Nanocomposites

Flexible

Starch

Nanoparticles

Sustainable materials

Nanocomposites

Flexible

Packaging

Résumé

Ce travail examine la potentielle mise à l'échelle industrielle des procédés de préparation des nanocristaux d'amidon (SNCs). Une caractérisation approfondie (morphologie, viscosité, stabilité thermique et propriétés en nanocomposites) de 5 SNCs différents montre une faible influence de la source botanique, contrairement aux nanocristaux de cellulose. L'analyse du procédé de préparation actuel des SNCs a conduit à 3 nouvelles stratégies d'optimisation et à la définition d'une nouvelle génération de SNCs. Une nouvelle application des SNCs, en emballage multicouche, montre également que les SNCs peuvent être utilisés en couchage et contribuer à diminuer la perméabilité à la vapeur d'eau de certains biopolymères. Une analyse du cycle de vie des SNCs dans ce type d'application est également proposée. Cette étude contribue donc à l'avancée de cette thématique et propose des perspectives prometteuses.

The present work investigates the potential of starch nanocrystals (SNCs) for industrial scaled-up preparation and use. An extensive characterization (morphology, viscosity, thermal stability and properties in nanocomposite) of 5 different SNCs shows, contrary to nanocrystalline cellulose, the limited influence of the botanic source. The analysis of the current preparation process led to three optimization strategies, and to the definition of a new generation of SNCs with smaller dimensions and more homogeneous. A new application of SNCs is presented (multilayer packaging); and showed that SNCs can effectively reduce water vapor permeability of some biopolymers coatings. The life cycle assessment (LCA) of SNCs in this application is also proposed. This study contributes greatly to the advance of the field and offers perspectives for the industrialization of SNCs.