Emulsions de Pickering stabilisées par des particules de bois

Pickering emulsions stabilized bywood particles

• Auteur / Autrice : Francisco Vasquez Velado
• Direction : Zéphirin Mouloungui, Romain Valentin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des Agroressources
• Date : Soutenance le 01/04/2019
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Matière (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie Agro-industrielle (Toulouse ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Benvegnu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Zéphirin Mouloungui, Romain Valentin, Thierry Benvegnu, Véronique Nardello-Rataj, Yves Chevalier, Thibaud Coradin, Emile Pérez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Nardello-Rataj, Yves Chevalier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bois

Émulsions de Pickering

Mots clés libres

Emulsions de Pickering

Bois

Particules biosourcées

Déconstruction mécanique

Etudes multiparamètres

Procédé et formulation

Pickering emulsions

Wood

Biosourced particles

Mechanical deconstruction

Multiparameter studies

Process and formulation

Résumé

La valorisation de la biomasse pour des applications de haute valeur ajoutée est un véritable défi scientifique, technologique et environnemental. Valoriser le bois et stimuler son usage industriel vers des applications durables est un enjeu climatique : le bois et la forêt sont des puits de carbone. Les fonctionnalités natives du bois lui confèrent des propriétés hydrophiles et hydrophobes pour se placer aux interfaces et stabiliser des émulsions. Ces recherches constituent donc une réponse aux questions de substitution de surfactifs issus de la pétrochimie par des matériaux naturels, renouvelables et biodégradables. Des études multiparamètres ont permis de comparer l’efficacité d’émulsification et de stabilisation d’émulsions en fonction des paramètres de procédé (technologie Ultra-Turrax UT, technologie Ultra-Sons US), et de formulation. Des émulsions stables sont générées à partir de dépenses énergétiques qui dépendent de la technologie mise en place (3000 kJ.L-1 par sonde à US et 6000 kJ.L-1 par UT). En formulation, des bornes ont été déterminées, en concentration en particules (0,31 g.L-1 à 2,37 g.L-1), en fraction volumique d’huile (0,1 à 0,6), en pH (3 à 9) et en salinité (< 2 g.L-1) pour délimiter les zones de meilleure stabilité des émulsions directes et utiles pour des changements d’échelles de travail (> TRL 4). Des voies de modification des propriétés de surface des particules de bois ont été abordées pour obtenir des émulsions inverses et multiples. Les particules de bois sont des nouveaux candidats performants pour la stabilisation des émulsions.

The valorization of biomass for high value-added applications is a real scientific, technological and environmental challenge. Valuing wood and stimulating its industrial use towards sustainable applications is a climatic issue: wood and the forest are carbon sinks. The native features of the wood give it hydrophilic and hydrophobic properties for interfacing and stabilizing emulsions. This research is therefore an answer to the question of substitution of surfactants from petrochemicals by natural, renewable and biodegradable materials. Multiparameter studies have made it possible to compare the emulsification and emulsion stabilization efficiency as a function of process (Ultra-Turrax UT technology, Ultra-Sound US technology) and formulation parameters. Stable emulsions are generated from energy expenditure that depends on the technology implemented (3000 kJ.L-1 for the US probe and 6000 kJ.L-1 for UT). In formulation, limits were determined, in particle concentration (0,31 g.L-1 to 2,37 g.L-1), in volume fraction of oil (0,1 to 0,6), in pH (3 to 9) and in salinity (< 2 g.L-1) to delimit zones of better stability of direct emulsions, useful for upscaling studies (> TRL 4). Pathways for modifying the surface properties of wood particles have been addressed to obtain inverse and multiple emulsions. Wood particles are new and powerful candidates for the stabilization of emulsion