Etude structurale et chimique de la lignine d'Alfa et sa valorisation comme macromonomère et/ou précurseur du charbon actif
Auteur / Autrice : | Besma Berrima |
Direction : | Naceur Belgacem, Sami Boufi, Gérard Mortha |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Mécanique des fluides, procédés, énergétique |
Date : | Soutenance le 28/09/2015 |
Etablissement(s) : | Université Grenoble Alpes (ComUE) en cotutelle avec Université de Sfax. Faculté des sciences |
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 ; 1995-....) |
Jury : | Président / Présidente : Souhir Abid |
Examinateurs / Examinatrices : Naceur Belgacem, Sami Boufi, Gérard Mortha, Limam El Aloui | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Etienne Fleury, Latifa Bergaoui |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Dans ce travail, la lignine extraite de la liqueur noire a été d'abord caractérisée et ensuite valorisé selon deux approches différentes: (i) une utilisation après une modification chimique pour la synthèse des mousses de polyuréthane et (ii) une pyrolyse simple pour fabriquer le charbon. En effet, une étude comparative concernant la caractérisation des fonctions hydroxyl a été réalisée en utilisant plusieurs méthodes et techniques, notamment, la titration et la spectroscopie RMN du 13C. Dans la première approche, la lignine a été convertie en polyols liquides grâce à une réaction d'extension de chaîne avec l'oxyde de propylène (oxypropylation). Les formulations des polyols ont été optimisées, en inspectant l'effet de différents paramètres : lignine/oxyde de propylène, le taux de catalyseur, la masse moléculaire, l'indice d'hydroxyle, la viscosité et la température de transition vitreuse. Les indices d'hydroxyles et la viscosité des polyols produits ont été caractérisés. Les mousses rigides de polyuréthane ont été évaluées en termes de densité, de morphologie et de propriétés mécaniques. La lignine a ensuite été utilisée comme précurseur de charbon sans aucun traitement d'activation et a été comparée avec le charbon commercial. Une étude cinétique d'adsorption a été réalisée et montré que l'équilibre d'adsorption est atteint au bout de 50 min, en suivant un modèle de pseudo-premier ordre. L'étude des isothermes d'adsorption a révélé que le CL retient efficacement les ions métalliques, et présente une capacité d'adsorption maximale entre 200 et 400 µmol/g pour des concentrations très inférieure à 20ppm. Le charbon obtenu après saturation en ions métalliques, a été régénéré efficacement par lavage avec une solution d'EDTA ou une solution d'acide nitrique.De plus, les deux approches d'utilisation de la lignine extraite de la liqueur noire d'alfa ont donnée des matériaux avec des propriétés prometteuses. Dans la majorité des cas, des matériaux avec des propriétés similaires à celles des matériaux conventionnels, ce qui présente une option viable d'une valorisation rationnelle de déchet industriel abondant et provenant d'une source renouvelable.