Caractérisation et évaluation des performances de nouveaux solvants synthétisés à partir d'agroressources

par Vianney Freville

Thèse de doctorat en Génie des procédés industriels et développement durable

Sous la direction de Isabelle Pezron et de Elisabeth Van Hecke.

Soutenue en 2011

à Compiègne .

mots clés

• Agrosolvants
• Agrotensioactifs
• Agrosystème
• Agroressources
• Propriétés physico-chimiques
• Mécanismes physico-chimiques
• Pouvoir solvant
• Formulations phytosanitaires
• Dégraissage
• Substitution de solvants pétrochimiques
• Ressources agricoles
• Écologie agricole
• Écologie chimique
• Biomolécules végétales
• Chimie végétale
• Réactions chimiques -- Mécanismes
• Ressources renouvelables
• Solvants
• Surfactants biologiques
• Produits pétrochimiques -- Produits de remplacement

Résumé

Les solvants sont des produits essentiels dans de nombreux secteurs industriels. Cependant, majoritairement issus du pétrole et présentant des risques pour la santé et l’environnement, quelques-uns d’entre eux ont depuis quelques temps mauvaise presse. C’est pourquoi, actuellement, de nouvelles technologies éco-responsables sont mises places pour remplacer ces composés. Parmi ces solutions alternatives, l’utilisation d’agrosolvants représente une des voies de substitution des solvants d’origine pétrochimique les plus importantes. Ils sont produits à partir de matières premières dont au moins une partie est renouvelable et offrent un bilan environnemental et sanitaire positif (non COV, biodégradables, non toxiques et non éco-toxiques). Dans ce contexte, cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet de recherche AGROSOLVANT, financé par les régions Picardie et Champagne-Ardenne et labellisé par le pôle de compétitivité Industries et Agro-Ressources (IAR), dont l’objectif est de substituer des solvants d’origine fossile par de nouveaux solvants « verts » issus de ressources renouvelables et de les utiliser dans deux domaines d’application : le dégraissage des surfaces dures et les formulations phytosanitaires. Les travaux présentés dans ce manuscrit portent sur la caractérisation des propriétés et l’évaluation des performances d’agrosolvants synthétisés à partir de ressources agricoles provenant des co-produits de l’industrie des biocarburants (glycérol, alcools amyliques) et de la production d’acide succinique fermentaire. L’étude est structurée autour d’une démarche de substitution visant à étudier successivement les propriétés physico-chimiques, le pouvoir solvant et les propriétés applicatives des molécules. A chaque étape, une comparaison est établie avec des solvants d’origine pétrochimique. Dans le contexte de substitution, une dernière partie s’intéresse à des solutions aqueuses composées d’agrotensioactifs et se concentre sur l’étude des mécanismes physico-chimiques impliqués dans les processus de dégraissage en phase aqueuse.

Titre traduit

Characterization and evaluation of new green solvents derived from renewable resources

Résumé

Solvents are essential products in many fields of applications. However, their use is now prohibited because they mostly derive from petroleum and they are toxic to health and the environment. Therefore, currently, eco-responsible technologies are developed to replace these compounds. Among these alternatives, agrosolvents represent one of the most important ways to substitute petrochemical solvents. They are produced by at least one part of renewable raw materials and they are eco-friendly (non-VOC, biodegradable, non-toxic and non eco-toxic). In this context, this thesis is part of the AGROSOLVANT project, supported by the Region Picardie and the Region Champagne-Ardenne and accredited by the world-scale competitive cluster Industries and Agro-Resssources (IAR). The objective of the project is to substitute solvents derived from petroleum by new green solvents derived from renewable resources, in order to use them in two different applications: degreasing and agrochemical formulations. This work is dealing with the evaluation of properties and performances of agrosolvents synthesized from agricultural products which allow the valorization of biofuels co-products (glycerol, amyl alcohols) and the fermentative succinic acid production. The study is structured around a substitution process in order to examine the physico-chemical properties, the solvent power and the application performances of the molecules. At each step, a comparison is made with petrochemical solvents. In the context of substitution, the last part concerns agrosurfactant aqueous solutions and focuses on the physico-chemical mechanisms involved in aqueous degreasing processes.