L’objectif de la thèse est la synthèse et l’optimisation des supports monolithiques et l’évaluation de leur efficacité en cuisson kraft et lors du recyclage (essai des catalyseurs dans un réacteur de capacité 5 kg). Lors de cette thèse, nous avons montré que l’utilisation des monolithes styréniques anthraquinoniques à base de diméthacrylate de diéthylèneglycol et de divinylbenzène en cuisson permettent d’économiser de l’alcali actif consommé et d’augmenter le rendement en pâtes à des indices kappa faibles. Les monolithes à base de diméthacrylate de diéthylèneglycol sont plus efficaces en cuisson que ceux à base de divinylbenzène, avec des gains comparables à l’effet de l’anthraquinone commerciale et gardent leur activité catalytique lors du recyclage. / The objective of the thesis is the synthesis and optimization of monolithic supports and the evaluation of their efficiency in the kraft process and after recycling (test of catalysts inside a 5 kg capacity reactor). In this work, we showed that the presence of monoliths styrene-anthraquinone-diethyleneglycoldimethacrylate or styrene-anthraquionone-divinylbenzene in the kraft process could save up the active alkali consumed and could increase the yield in pulp at low indice kappa. The monoliths styrene-anthraquionone-diethyleneglycoldimethacrylate are more efficiently in cooking process than those containing divinylbenzene. Their performance is closed of that of the commercial anthraquinone and this catalytic activity persists even after recycling.

Les papiers et cartons récupérés sont aujourd’hui recyclés en nouveaux matériaux similaires, en particulier les vieux cartons sont transformés en nouveaux cartons. Riches en matière lignocellulosique, les cartons récupérés pourraient remplacer le bois dans la production de produits de plus haute valeur ajoutée. Ainsi la thèse a exploré le potentiel de procédés existants de délignification, blanchiment et purification, appliqués sur des mélanges fibreux simulant la composition de différents cartons, pour la production de pâte papetière blanchie et de pâte à dissoudre.Le traitement appliqué est composé d’une cuisson Kraft, suivie d’une séquence de blanchiment classique D0-Ep-D1 puis, dans le cas de la production de pâte à dissoudre, d’une purification de type CCE. Les cartons à traiter ayant des compositions fibreuses variables, toute l’étude a été conduite sur des mélanges fibreux modèles, composés de fibres de pâte Kraft écrue et de pâte mécanique. Dans tous les cas, des pâtes blanchies ont été produites, même si leur degré de polymérisation est parfois en deçà des standards. En revanche, les pâtes sont difficiles à purifier. Par ailleurs, il a été montré que la qualité du produit final, les performances des procédés et leur impact environnemental, dépendent de la composition fibreuse du mélange. Enfin le traitement d’un carton industriel a révélé que les charges minérales contenues dans le matériau limitent sa revalorisation.La faible qualité des pâtes blanchies obtenues a conduit à tester une autre voie de valorisation, la production de cellulose oxydée pour MFC. Un nouveau procédé de pré-oxydation pour les pâtes Kraft écrue a été développé : il combine blanchiment et oxydation du substrat dans un stade unique en utilisant le catalyseur TEMPO avec du dioxyde de chlore et de l’hypochlorite de sodium. Des MFC de qualité équivalente à celles produites à partir de pâte blanchie préoxydée par le système TEMPO/NaClO/NaBr ont été obtenues. / Today recovered papers and boards are recycled into similar products; in particular old corrugated boards are transformed into new corrugated boxes. Rich in lignocellulosic material, recovered carton boards might replace wood for the production of hgiher added-value products. The thesis investigated the potential of existing delignification, bleaching and purification processes, applied on fibre mixes simulating the composition of various carton boards, for the production of bleached paper pulp and dissolving pulp grades.The treatment was composed of a Kraft cook, followed by a conventional D0-Ep-D1 bleaching sequence, and in the case of dissolving pulp production, a CCE stage for cellulose purification. Because carton boards exhibit various fiber compositions, all the study has been conducted on model mixes, made of fibres from unbleached Kraft pulp and mechanical pulp. In all cases, bleached pulps have been successfully obtained, although pulp viscosity was sometimes below the standards. However the bleached pulps were found difficult to purify. Moreover, it has been shown that the quality of the final product, the performances of the processes and their environmental impact, depended on the fiber composition of the mix. Finally, the treatment of an industrial carton board revealed that mineral fillers contained in the material limit its upcycling.Because of the low quality of the bleached pulp produced, another valorization way was tested: the production of oxidized cellulose for MFC. A new pre-oxidation process for unbleached Kraft pulp has been developed, combining bleaching and oxidation of the substrate in a single stage combining stage combining the use of TEMPO as a catalyst, chlorine dioxide and sodium hypochlorite. MFC of same quality as those produced from bleached Kraft pulp pre-oxidized by the classical TEMPO/NaClO/NaBr system have been obtained.

Le renouveau des biocarburants pourrait être aussi celui de l’industrie chimique de la pâte àpapier, en diversifiant l’éventail des produits fabriqués à partir de bois. Cette étude porte surl’intégration d’une extraction des hémicelluloses du bois au procédé Kraft dans le cadre d’une coproductionde fibres cellulosiques et de bioéthanol.Le travail expérimental de cette étude balaie l’ensemble du procédé depuis l’extraction de plus dela moitié des hémicelluloses de bois de résineux, par autohydrolyse ou par hydrolyse à l’acidedilué, jusqu’à la production de fibres cellulosiques blanchies et d’éthanol obtenu par la fermentationdes hydrolysats.Les pâtes de bois préhydrolysé se sont distinguées par de très bonnes aptitudes à ladélignification lors de la cuisson Kraft et lors du blanchiment à l’oxygène. Une analyse desconstituants des pâtes de bois préhydrolysé a permis de comprendre pourquoi la préhydrolyseconduit à une diminution du rendement de cuisson (perte de lignine et de la totalité deshémicelluloses dont les xylanes). L’analyse des lignines de pâtes écrues de bois préhydrolysé apermis d’émettre une hypothèse quant à l’excellente aptitude de ces pâtes à la délignification lorsdu blanchiment à l’oxygène.En définitive, l’intégration d’une extraction des hémicelluloses à une usine Kraft telle qu’elle estproposée par cette étude permet d’obtenir à partir de 100 kg de bois de résineux, 27 à 36kilogrammes de fibres cellulosiques blanchies et jusqu’à 6 litres de bioéthanol. Ces fibrescellulosiques blanchies présentent des caractéristiques attrayantes pour la production de cellulose àusage chimique ou de nanocristaux de cellulose. / Biofuel revival could be a great opportunity for the chemical pulp industry to widen the range ofits products made from wood. This thesis deals with the integration of a softwood hemicelluloseextraction step prior to the Kraft pulping process in order to produce both cellulose fibres andbioethanol.In this study the experimental work covers the entirety of the process: from the extraction ofmore than half of the hemicelluloses from wood either by autohydrolysis or dilute acid hydrolysis tothe production of bleached cellulosic fibres as well as ethanol from fermentated wood hydrolyzates.Prehydrolyzed wood and their subsequent pulps stood out by their excellent delignification abilityduring Kraft cooking and oxygen bleaching. Quantitative analysis of the main constituants of thepulps showed why prehydrolysis leads to decreased Kraft pulp yields (extra lignin loss andhemicelluloses loss including xylans). A range of hypotheses to explain the good delignificationability of prehydrolyzed wood Kraft pulps during oxygen bleaching was narrowed to one by Kraftlignin analysis.The overall results of the hemicellulose extraction prior to Kraft pulping as it has been defined inthis study showed that from 100 kg of softwood, 27 to 36 kg of bleached cellulosic fibres and 6litres of ethanol could be produced. The bleached cellulosic fibres are of great interest for dissolvingpulp or cellulose nanocrystals production.