Nouvelle utilisation du dioxyde de chlore pour des procédés de conversion des lignocelluloses en cellulose microfibrillée et nanocristaux de cellulose

Novel usage of chlorine dioxide in processes for the conversion of lignocelluloses into microfibrillated cellulose and cellulose nanocrystals

• Auteur / Autrice : Laura Vanessa Giraldo isaza
• Direction : Gérard Mortha, Evelyne Mauret
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : MEP - Mécanique des fluides Energétique, Procédés
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 05/12/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Génie des Procédés pour la Bioraffinerie, les Matériaux Bio-sourcés et l'Impression Fonctionnelle
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Pignon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gérard Mortha, Anne-Laurence Dupont, Gilles Sebe, Béatrice Tuccio-lauricella
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Anne-Laurence Dupont, Gilles Sebe

Mots clés

Mots clés libres

Oxydation

Dioxyde de chlore

Nanocristaux de cellulose

Cellulose microfibrillée

Génie des procédés

Lignocelluloses

Process engineering

Lignocelluloses

Chlorine dioxide

Cellulose nanocrystals

Oxidation

Microfibrillated cellulose

Résumé

Le projet propose de développer de nouveaux procédés d'oxydation de la biomasse lignocellulosique à base de dioxyde de chlore pour produire des celluloses pré-oxydées, aptes à la conversion en cellulose microfibrillée (MFC) et nanocristaux de cellulose (NCC). L'idée est de revisiter la chimie du dioxyde de chlore pour orienter les réactions vers une fragilisation de la fibre, de sorte que les celluloses pré-oxydées puissent être converties en MFC avec un minimum d'énergie mécanique et/ou NCC en mettant en ouvre des conditions d'hydrolyse plus douces. L'utilisation d'un réactif chimique classique, ClO2, employé à très grande échelle dans les lignes de fibres papetières, permettra un transfert technologique vers l'industrie facilité et rapide. L'optimisation des procédés développés sera réalisée via un travail collaboratif entre les équipes BioChip et Matbio, à partir de l'étude des mécanismes réactionnels mis en jeu et de la caractérisation multi-échelle des celluloses pré-oxydées, en cours de déstructuration et après conversion en MFC et NCC.

The project proposes to develop new oxidative processes based on the usage of chlorine dioxide to convert lignocellulosic biomass into pre-oxidized celluloses, to be fractionated into microfibrillated cellulose (CMF) and cellulose nanocrystals (CNC). The idea is to investigate the chemistry of chlorine dioxide, in order to direct the reactions towards an embrittlement of the fiber, so that the pre-oxidized celluloses can be converted into CMF with lower mechanical energy and/or into CNC with milder acid hydrolysis conditions. The use of ClO2 as main chemical reagent, conventionally applied in papermaking fiber lines, will allow rapid and easy technology transfer to industry. The optimization of the developed processes will be carried out through a collaborative work between the BioChip and MatBio research groups of LGP2. It will be based on the study of the chemical reaction mechanisms involved and the multi-scale characterization of pre-oxidized celluloses, during and after the fractionation and conversion into CMF and CNC.