Optimisation d'un protocole d'extraction d'hémicelluloses du bois, étude de son transfert à l'échelle pilote et transposition à la valorisation de coproduits industriels lignocellulosiques originaux encore non étudiés.

Optimization of a protocol for extracting hemicelluloses from wood, study of its transfer to the pilot scale and transposition to the valorization of original lignocellulosic industrial co-products still not studied.

• Auteur / Autrice : Marine Petitjean
• Direction : Vincent Chaleix
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Chimie Santé mention Chimie des substances naturelles
• Date : Inscription en doctorat le 09/11/2022
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ω-LIM-Biologie-Chimie-Santé (Limoges ; 2022-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoires des Agroressources, Biomolécules et Chimie pour l'Innovation en Santé

Mots clés

Mots clés libres

Procédé

Biomasse

Valorisation

Polysaccharides

Extraction

Caractérisation structurale

Process

Biomass

Valorization

Polysaccharides

Extraction

Structural Characterisation

Résumé

Les hémicelluloses sont des biopolymères extrêmement présents dans nos écosystèmes puisqu'ils représentent la deuxième famille de composés la plus abondante de la biomasse végétale terrestre. Ce sont, en effet, des polysaccharides essentiels dans la constitution de la paroi des cellules végétales. De plus, certains des sucres qui composent les hémicelluloses, comme le xylose, ont à l'heure actuelle un grand potentiel de valorisation et sont en forte demande. Le bois est une source importante, non alimentaire, de constituants de la paroi cellulaire végétale (cellulose, hémicelluloses, lignine), et est utilisé de nombreuses façons par un grand nombre d'entreprises de transformations (scieries, papeteries, fabricants de panneaux de process…). Un certain nombre de procédés de séparation des cellulose, hémicelluloses et lignine existent déjà à l'échelle industrielle, le plus souvent dans le but de récupérer la cellulose sous forme de pâte à papier. Cependant, la majorité des protocoles étudiés, que ce soit à l'échelle du laboratoire ou à grande échelle ne permettent pas une récupération simple et grande quantité d'hémicelluloses sous forme de polymères. Ceux-ci seraient pourtant, semble-t-il, fortement valorisables, avec de potentielles applications matériaux, cosmétiques, agroalimentaires, agrochimiques ou pharmaceutiques. Ils peuvent également constituer une réserve de monomères comme le xylose. Depuis maintenant deux ans, le laboratoire LABCIS (anciennement PEREINE) de l'Université de Limoges et le Centre de Valorisation des Agroressources (CVA) de Brive-la-Gaillarde travaillent afin d'élaborer un procédé d'extraction efficace de ces polymères à partir de bois, transposable à l'échelle industrielle. Ces deux structures ont actuellement mis au point un procédé à l'échelle du laboratoire qu'elles ont étendu à l'échelle semi-pilote de manière non optimisée. L'objectif de cette thèse CIFRE est à termes d'aboutir à une méthode viable à l'échelle industrielle, voire de poser les bases de la constitution d'une unité d'extraction à grande échelle. Il s'agira donc, lors de ces trois ans, d'optimiser le procédé à l'échelle semi-pilote, d'étudier le potentiel de valorisation des co-produits d'extraction, mais aussi de qualifier les hémicelluloses présentes dans des coproduits lignocellulosiques industriels en vue de leur extraction par le process mis en place. Ceci permettra non seulement d'aboutir à un procédé efficace, avec le moins de pertes possibles mais aussi de participer à une logique d'économie circulaire.

Hemicelluloses are biopolymers that are extremely present in our ecosystems as they represent the second most abundant family of compounds of the Earth's plant biomass. They are, indeed, essential polysaccharides in the constitution of plant cell wall. Furthermore, some of the sugars that make up hemicelluloses, such as xylose, currently have great potential for development and are in high demand. Wood is an important non-food source of plant cell wall components (cellulose, hemicellulose, lignin) and is used in many ways by many processing companies (sawmills, paper mills, process panels manufacturers, etc.). A number of processes for the separation of cellulose, hemicellulose and lignin already exist on an industrial scale, most often with the aim of recovering cellulose in the form of paper pulp. However, the majority of studied protocols, whether laboratory-scale or large-scale, do not allow a simple recovery of large quantities of hemicelluloses in the form of polymers. But, they seem to be highly valuable, with potential applications in materials, cosmetics, agri-food, agrochemicals or pharmaceuticals. They can also be a reserve of monomers such as xylose. For two years now, the LABCIS laboratory (formerly PEREINE) of the University of Limoges and the Agro-resources Development Centre of Brive-la-Gaillarde have been working to develop an efficient extraction process for these polymers from wood, transposable on an industrial scale. These two structures have now developed a laboratory-scale process which they have extended to the semi-pilot scale in an unoptimized way. The objective of this CIFRE thesis is at the end to obtain a viable method on an industrial scale, or even to lay the foundations for the creation of a large-scale extraction unit. During these three years, it will therefore be necessary to optimise the process on a semi-pilot scale, to study the potential for exploitation of extraction co-products, but also to qualify the hemicelluloses present in industrial lignocellulosic co-products for extraction by the process put in place. This will not only lead to an efficient process, with the least possible losses, but also to a participation in the circular economy.