Élaboration de nanocellulose par Gluconacetobacter : optimisation du rendement pour appliquer dans les domaines du papier et de l'électronique

Nanocellulose elaboration by gluconacetobacter : yield enhancement for application in electronic and paper fields

• Auteur / Autrice : Fatima Yassine
• Direction : Gisèle Boiteux, Anatoli Serghei, Mario El Tahchi, Antoine El Samrani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 21/12/2015
• Etablissement(s) : Lyon 1 en cotutelle avec École doctorale des Sciences et de Technologie (Beyrouth)
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie des Matériaux Polymères (Auvergne Rhône-Alpes ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Wissam Faour
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent David, Zaher Zeaiter
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Wissam Faour, Senentxu Lanceros-Mendez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Papier -- Industrie et commerce

Biocompatibilité

Cellulose

Biopolymères

Mots clés libres

Cellulose bacterienne

Biopolymère

Eco-friendly

Rendement de CB

Industrie

Bacterial cellulose

Biopolymer

Eco-friendly

BC yield

Industry

Résumé

La cellulose bactérienne (CB) est bien connue pour sa biocompatibilité, moulabilité, pureté et cristallinité ainsi que pour sa structure fibrilleuse nanométrique. Cependant, la production des matériaux par des microorganismes est innovante. La présente thèse initialise ce type de bioproduction dans nos laboratoires. Les bactéries productives de cellulose sont isolées à partir d'un vinaigre Libanais. Plusieurs études cinétiques sont établies. Les isolats sont étudiés dans différents milieux de cultures en variant la source de carbone et la température d'incubation, pour déterminer les conditions optimales recommandées pour la production de meilleurs rendements de CB. La bactérie productive de CB a été étudiée en détails au niveau de son cycle de vie et phases de croissance. La physiologie des cellules a été clarifiée et les mécanismes qui précédent et qui accompagnent la synthèse de CB ont été expliqués. Un modèle mathématique se basant sur l'équation logistique est employé pour standardiser les paramètres étudiés. Le rendement de CB a été accru en appliquant différents chocs aux cellules. Le choc thermique appliqué pendant les étapes précoces d'incubation ainsi que le choc acide ont montré des résultats innovants et accéléré le métabolisme de synthèse de CB. L'aspect environnemental du travail a été valorisé en préparant un milieu de culture extraits des fruits et légumes endommagés. En termes d'application, la CB a été utilisée pour produire des papiers et des papiers résistants à l'eau et comme additive dans un prototype d'industrie de papier. Ainsi des composites de cellulose/Liquides ioniques ont été produits afin de performer des matériaux à haute constante diélectriques

Bacterial cellulose (BC) is a wellknown polymer of this family. Its main attractive properties are the biocompatibility, moldability, purity, crystallinity and fibrillar structure at the nanoscaled level. The production of such materials by microorganisms is an innovative procedure. In order to trigger this production procedure in our laboratories, the present thesis was the preliminary step to go through this huge micro-world. In the first step, we isolated cellulose producers from Lebanese vinegar. Kinetic studies were established to clarify the profile of the producer and to optimize cellulose production. The isolates were studied under different incubation temperatures in different microbiological media and at different carbon sources levels to determine optimal conditions for BC production. In the second step, cellulose producer was studied concerning bacterial phases and life cycles. Cells physiologies were clarified and mechanisms that accompany cellulose formation on the top of cultures were discussed. A mathematical model was set basing on Logistic equation to standardize the parameters. Then, cellulose yield was enhanced by different cells choc methods. Thermal choc was applied on cultures during earlier stages of incubation. Moreover, acids were used as doping agents to the culture media. In parallel, to satisfy the eco-friendly aspect of the work, bacterial cellulose production was optimized using fruits and vegetables wastes juice. Papers and waterproof papers were produced using BC. BC was also used as an additive in industrial paper making and was found to enhance mechanical resistance of the papers. In addition, a high-K material was performed using bacterial cellulose and ionic liquids