Développement et mise en place de méthodes analytiques pour le suivi de contaminants inorganiques dans l’industrie papetière.

Development and implementation of analytical methods for monitoring inorganic contaminants in a paper mill.

• Auteur / Autrice : Maxime Chivaley
• Direction : Brice Bouyssiere, Florence Pannier
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 18/12/2024
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Exactes et leurs Applications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de Physico-chimie pour l'Environnement et les Matériaux
• Jury : Président / Présidente : Sandra Mounicou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Evelyne Mauret, Jorge Ruiz encinar, Florence Pannier, Pierre Giusti, Johanna Desmaisons
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Evelyne Mauret, Jorge Ruiz encinar

Mots clés

Mots clés libres

Contaminant

Analyse

Papier

Emballage alimentaire

Papeterie

Contaminant

Analysis

Paper

Food packaging

Paper mill

Résumé

De nos jours, les problématiques de contaminations dans le domaine de l’agroalimentaire ne cessent d’augmenter, avec en parallèle une demande en constante augmentation pour les emballages alimentaires papier-carton, de par leur capacité de recyclage et également afin de diminuer la part d’emballages plastiques. Ainsi, les industries papetières productrices se doivent d’assurer une pureté chimique des emballages pour garantir la sécurité des consommateurs. Les composés inorganiques, dont certains sont avérés dangereux pour l’Homme suivant les doses ingérées, font partie des diverses réglementations en vigueur à travers le monde. En plus d’être dangereux pour l’Homme, ces composés inorganiques le sont également pour l’environnement en cas de rejets directs d’effluents industriels. Les éléments inorganiques dans les emballages alimentaires papiers sont habituellement analysés par ICP-AES ou ICP-MS. Ces techniques analytiques restent toutefois difficiles à implanter sur un site industriel pour un suivi de routine. Ces travaux de recherche ont ainsi permis de développer un protocole analytique par MP-AES (moins coûteux et plus facile à implanter sur site) en obtenant des limites de détection suffisantes pour le domaine et, pour certains éléments, similaires à celles obtenues par ICP-AES. Le bilan matière le long du process de fabrication a également permis de cibler les sources vectrices de composés inorganiques, et également d’estimer les concentrations rejetées dans le milieu naturel. Après des travaux complémentaires d’optimisation, le MP-AES pourrait permettre également un suivi de routine dans les eaux usées d’un site industriel. Ce suivi de routine est d’autant plus important avec l’augmentation de la part d’emballages recyclés dans la production de papiers alimentaires. En effet, peu d’informations concernant les concentrations en éléments inorganiques sont disponibles pour les emballages recyclés réintroduit dans le process de fabrication. Cette proportion de recyclés étant de compositions variables, il est donc primordial de suivre de manière plus fréquente la production de papier à partir d’emballages recyclés, afin de garantir la sécurité des consommateurs.

Today, contamination problems in the agri-food sector are constantly on the increase, with a parallel rise in demand for paper and cardboard food packaging due to its recyclability and the need to reduce the proportion of plastic packaging. The paper industry must therefore ensure the chemical purity of its packaging to guarantee consumer safety. Inorganic compounds, some of which have been found to be hazardous to humans depending on ingested doses, are subject to various regulations around the world. These inorganic compounds are also hazardous to the environment when industrial effluents are discharged directly into the environment. Inorganic elements in paper food packaging are usually analyzed by ICP-AES or ICP-MS. However, these analytical techniquess remain difficult to implement on industrial site for routine monitoring. This research has therefore enabled us to develop an analytical protocol using MP-AES (less costly and easier to implement on site), with detection limits that are sufficient for the field and, for certain elements, similar to those obtained by ICP-AES. The material balance along the manufacturing process also enabled us to target the vector sources of inorganic compounds, and also to estimate the concentrations released into the natural environment. After further optimization work, MP-AES could also be used for routine monitoring of industrial wastewater. This routine monitoring is all the more important as the proportion of recycled packaging in food paper production increases. In fact, little information is available on inorganic element concentrations in recycled packaging reintroduced into the manufacturing process. As this proportion of recycled packaging varies in composition, it is vital to monitor the production of paper from recycled packaging more frequently, in order to guarantee consumer safety.