Study of pretreatments of cellulose for the production of microfibrillated cellulose MFC
Etude et optimisation de prétraitements de la cellulose pour la production de microfibrilles de cellulose (MFC)
Résumé
Currently the development of “green” chemistry is one of the promising solutions to deal with environmental problems. This chemistry is particularly based on the use of non-toxic solvents and reagents. In this context, Deep Eutectic Solvents (DES) were selected due to their interesting properties such as non or low toxicity, biodegradability, recyclability… This PhD thesis aims at studying DES as green pre-treatment to produce microfibrillated cellulose MFC. First, the effects of DES pre-treatment on cellulose fibres and paper properties were investigated using several characterisation techniques. It was demonstrated that DES act as a green and soft chemical refining due to their effects of internal and external fibrillation of the fibres. The MFC production from DES-treated fibres was investigated using ultrafine grinding, which results in MFC having high quality with a comparable energy consumption to the enzymatic pre-treatment. Moreover, the production of MFC at high solid contents was involved using a twin-screw extruder.
Actuellement, le développement de la chimie "verte" est l'une des solutions prometteuses pour faire face aux problèmes environnementaux. Cette chimie est notamment basée sur l'utilisation de solvants et de réactifs non toxiques. Dans ce contexte, les solvants eutectiques profonds DES ont été sélectionnés en raison de leurs propriétés intéressantes comme leur faible toxicité, leur biodégradabilité, leur recyclabilité... Cette thèse vise à étudier les DES pour un prétraitement « vert » permettant de produire des microfibrilles de cellulose. Tout d'abord, les effets des DES sur les fibres de cellulose et les propriétés du papier ont été étudiés en utilisant plusieurs techniques de caractérisation. Il a été démontré que les traitements aux DES s’apprentent à un « raffinage chimique » grâce à leurs effets de fibrillation interne et externe des fibres. La production de MFC à partir de fibres traitées a été étudiée en utilisant un broyage ultrafin, ce qui permet d'obtenir des MFC de haute qualité avec une consommation d'énergie comparable à celle d’un prétraitement enzymatique conventionnel. De plus, la production de MFC à haute concetration a été étudiée en utilisant une extrudeuse à double vis.
Origine : Version validée par le jury (STAR)