Développement de films biosourcés innovants avec kératine extraite de plumes de canard.

Development of innovative bio-based films with keratin extracted from duck feathers.

• Auteur / Autrice : Sandra Alvarez
• Direction : Eduardo Robles Barrios
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 08/02/2024
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les matériaux (Pau) - IPREM INSTITUT DES SCIENCES ANALYTIQUES ET DE PHYSICO-CHIMIE POUR L'ENVIRONNEMENT ET LES MATERIAUX
• Jury : Président / Présidente : Laurent Billon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alejandro Rodriguez, Ana Rita Cruz duarte, Susana De Matos Fernandes, Oihana Gordobil
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alejandro Rodriguez, Ana Rita Cruz duarte

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellulose

Kératines

Économie circulaire

Mots clés libres

Valorisation

Kératine

Films

Extraction

Cellulose

Economie circulaire

Valorization

Keratin

Films

Extraction

Cellulose

Circular Economy

Résumé

La France fait partie des plus grands producteurs de canards gras à l'échelle mondiale. Cette production se concentre principalement dans la région du Sud-Ouest où des tonnes de co-produits sont générées chaque année. Généralement, ces co-produits sont déposés en déchetterie, incinérés ou enterrés, ou faiblement valorisés sans aucune valeur ajoutée. De plus, ces déchets agricoles peuvent causer des problèmes environnementaux de par la diffusion de micro-organismes et bactéries pouvant affecter les sols et l'être humain. Les plumes représentent une grande partie de ces déchets, encore peu valorisées à ce jour. C'est pourquoi, ce sujet de thèse a pour but de valoriser les plumes de canards afin de diminuer leur impact environnemental et de participer à une économie circulaire locale en créant un matériau biosourcé et biodégradable. Premièrement, les propriétés physico-chimiques des plumes ont été analysées. Une plume est composée de 90% de kératine ce qui en fait une source de polymère naturel idéale. Puis, la valorisation de ces plumes a débuté par la mise en place d'un protocole d'extraction de la kératine par un procédé de solvolyse à l'aide de solvants non toxiques. Une optimisation de ce procédé est réalisée en fonction de divers paramètres afin d'obtenir le meilleur rendement en maintenant le plus faible impact environnemental possible. Les propriétés physico-chimiques de la kératine extraite sont ensuite déterminées dans le but d'identifier l'influence de chaque paramètre d'extraction sur la qualité de celle-ci. Enfin, des films biosourcés sont réalisés à base de nanocellulose avec incorporation de différents pourcentages de kératine pour évaluer l'influence de la kératine sur leur propriétés mécaniques et hydrophobes dans l'intention d'une utilisation en packaging. La kératine extraite des plumes de canards peut donc être valorisée, via un procédé d'extraction limitant l'impact environnemental et peut également être utilisée dans divers domaines d'application comme la cosmétique ou la médecine.

France is one of the world's leading producers of fattened ducks. This production is mainly concentrated in the southwest region, where tons of by-products are generated each year. These by-products are generally disposed of in landfills, incinerated, buried, or have limited value-added recovery. Furthermore, this agricultural waste can cause environmental problems by spreading microorganisms and bacteria that can affect the soil and humans. Feathers represent a large part of this waste, which is still poorly exploited. For this reason, this work aims to valorize duck feathers to reduce their environmental impact and participate in a circular economy by creating a biosourced and biodegradable material. First, the physical and chemical properties of feathers were analyzed. A feather is composed of 90% keratin, making it an ideal natural polymer source. Then, the valorization of these feathers began by establishing a protocol for extracting keratin using a solvolysis process with two non-toxic solvents. The process was optimized according to various parameters to obtain the best yield with the minimal environmental impact. The physicochemical properties of the extracted keratin were then determined in order to identify the influence of each extraction parameter on its quality. Finally, bio-based nanocellulose films with different percentages of keratin were prepared to evaluate the influence of keratin on their mechanical and hydrophobic properties, with a view to their use in packaging. The keratin extracted from duck feathers can thus be valorized through an extraction process that limits the environmental impact and can also be used in various applications such as cosmetics or medicine.