Valorisation des déchets de la filière « bois » en deux étapes : isolation des molécules extractibles puis fabrication de charbon actif : cas du pin maritime

Valorisation of wood wastes in two steps : isolation of extractibles molecules and production of activated carbon : case of maritime pine wood

• Auteur / Autrice : Alice Meullemiestre
• Direction : Sid-Ahmed Rezzoug
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 11/06/2014
• Etablissement(s) : La Rochelle
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique (Poitiers ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur pour l’Environnement (La Rochelle)
• Jury : Président / Présidente : Abdelhamid Belghit
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sid-Ahmed Rezzoug, Abdelhamid Belghit, Ammar Bensakhria, Vincent Sol, Richard Capart, Farid Chemat
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Ammar Bensakhria, Vincent Sol

Mots clés

Mots clés contrôlés

Détente instantanée contrôlée

Ultrasons

Chauffage par microondes

Charbon actif

Polyphénols végétaux

Bois -- Déchets -- Recyclage

Déchets -- Valorisation

Pin maritime

Mots clés libres

Pin maritime

Microondes

Ultrasons

DIC

Charbon actif

Maritime pine

Microwave extraction

Ultrasound

DIC

Activated carbon

Résumé

Les avancées scientifiques dans les plantes, les technologies de transformation, les biotechnologies permettent d’envisager à terme que des produits de la chimie verte du carbone renouvelable, substituables et compétitifs, remplaceront ceux issus des matières fossiles. En effet, l’un des grands thèmes de recherche actuelle en chimie est la chimie dite ''propre''. Dans ce cadre, le projet proposé vise une double valorisation de déchets issus de la filière ''bois''. La première valorisation concerne l’isolation de molécules extractibles, qui sont présentes en très faible quantité dans les matériaux lignocellulosiques, donc des produits à forte valeur ajoutée. La seconde valorisation concerne la transformation du résidu, après isolation des extractibles, en charbon actif, autre matériau à forte valeur ajoutée. Le procédé proposé concerne donc le secteur de la « chimie verte » avec une approche intégrée de « valorisation des déchets ». Nous avons utilisé comme matière première des déchets de pin maritime des Landes sous forme de sciure, à partir desquels nous avons extrait les composés volatils à partir de différents procédés intensifiés tels que les microondes et les ultrasons. L’huile obtenue a été caractérisée en déterminant sa quantité (rendement), sa composition, sa capacité antioxydante, la quantité en polyphénols qu’elle renferme, sa microstructure, etc. Afin que la valorisation de ces déchets soit totale, les résidus solides ont subi une pyro-activation physique avec du CO2 et de la vapeur d’eau comme agents activants pour produire du charbon actif. Une optimisation a été effectuée à partir des réponses suivantes : la surface BET, la taille des pores par adsorption d’azote à 77 K et les propriétés d’adsorption du charbon actif en phase aqueuse (paramètres de Langmuir et Freundlich).

The scientific advances in plants, processing technologies, biotechnology allow considering that the products of renewable carbon green chemistry, substitutable and competitive will replace the products issued from fossil material. In this framework, this project concerned a double valorization of waste from wood sector. The first valorization concerned the isolation of extractable compounds which are present in low quantities and could be considered as a high added value product. The second valorization deals with the transformation of the residue in another high added value product : the activated carbons. Thus, the proposed process concerns the sector of ''green chemistry'' with an integrated approach of ''waste valorization''. In the framework of this study, we used as raw material sawdust of maritime pine (pinus pinaster) from Landes area from an isolation of volatiles extracted by some intensified processes such as microwave and ultrasounds. The obtained oil was characterized by determining the quantity (yield), the composition, the antioxidant capacity, the polyphenols content and by studying the microstructure. To achieve a total valorization the residues were submitted to a pyro-activation with CO2 and water vapor as activating agents to produce an activated carbon. An optimization was carried out according to different responses as the BET surface, the pores size by nitrogen adsorption at 77 K and the adsorption properties of activated carbon in aqueous phase (Langmuir et Freundlich parameters).