Préparation de nanocelluloses aux propriétés interfaciales innovantes fonctionnalisées par traitement plasma non thermique à pression atmosphérique

par Raluca-Andreea Nastase

Thèse de doctorat en Génie des procédés agroalimentaires

Sous la direction de Isabelle Capron et de Élodie Fourré.

Soutenue le 19-02-2019

à Nantes , dans le cadre de Ecole doctorale Ecologie, Géosciences, Agronomie et Alimentation , en partenariat avec Université Bretagne Loire (COMUE) et de Biopolymères, Interactions, Assemblages BIA (Unité de recherche INRA - Université de Nantes) (laboratoire) .

Le président du jury était Olivier Chauvet.

Le jury était composé de Gilles Sèbe, Michaël Tatoulian, Karine de Oliveira Vigier.

mots clés

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• Technique des plasmas
• Nanocristaux de cellulose
• Chimie verte

Résumé

En tant qu’alternative aux ressources fossiles, la cellulose se place idéalement pour obtenir des matériaux durables et largement disponibles. Dans le but de respecter les contraintes environnementales, l’efficacité économique et d’être moins préjudiciables à la santé humaine, la technologie plasma non thermique est proposée comme méthode pour la fonctionnalisation et la valorisation des nanocelluloses. Cette technologie ne requiert pas ou peu de réactifs réactionnels, nécessite uniquement un apport énergétique et un flux de gaz. L’élaboration d’un nouveau réacteur a permis la modification de nanocelluloses dispersées en milieu aqueux par la génération d’espèces chimiques hautement réactives à température ambiante. La mise en oeuvre des réactions par plasma en milieu liquide, en utilisant plusieurs solvants aqueux et gaz (N₂, O₂, air, NHᴣ>) a conduit à des fonctionnalisations spécifiques comme oxydation, amination, etc. La grande réactivité du plasma permet l’activation des molécules sans faire appel à des méthodes polluantes ou coûteuses. En raison de son efficacité, sa facilité de mise en oeuvre et de sa faible consommation énergétique, la modification de nanocelluloses par plasma non thermique à pression atmosphérique ouvre de nouvelles voies pour les modifications chimiques de la biomasse.

Titre traduit

Preparation of nanocelluloses with innovative interfacial properties functionalized by non-thermal plasma treatment at atmospheric pressure

Résumé

As an alternative to fossil source, cellulose is ideally placed to obtain sustainable and available materials. In order to respect the environmental constraints, the economic efficiency and to be less detrimental to human health, non-thermal plasma technology is proposed as a method for the nanocellulose functionalization and valorisation. This technology that requires no or few reagents, needs only an energy supply and a gas flow to lead to the modification of nanocellulose by generating highly reactive species at room temperature. The implementation of the reactions by plasma has been carried out in liquid media, using several aqueous solvents and gases (N₂, O₂, air, NHᴣ), their chemical nature allowing access to specific functionalizations such as oxidation, amination, etc. The high reactivity of plasma allows the activation of molecules without using polluting or expensive methods. Because of its efficiency, its ease of implementation and its low energy consumption, the modification of nanocellulose by non-thermal plasma at atmospheric pressure will open new ways to innovative chemical modification of biomass.