Les panneaux de bois MDF (Medium-Density Fiberboard), principalement utilisés dans le secteur de l’ameublement, génèrent une quantité annuelle mondiale de déchets estimée à 40 millions de m³. Actuellement,aucune méthode viable ne permet leur recyclage du fait de la présence de contaminants de type résine ou finitions (peinture, laminé, plastique). Ces déchets,constitués de bois à hauteur de 85-90 %, représentent cependant une source de matière lignocellulosique non négligeable. Afin de transformer cette ressource inexploitée, en matériaux à haute valeur ajoutée, un procédé de fractionnement combinant traitement alcalin et délignification a permis la séparation des hémicelluloses et lignines, amenant à l’isolement de la cellulose. En premier lieu, cette méthode a été utilisée pour l'extraction de nanocelluloses, à savoir des nanocristaux de cellulose par hydrolyse acide et des nanofibrilles de cellulose par délamination mécanique. Les nanocristaux de cellulose extraits des déchets ont montré des caractéristiques semblables à ceux obtenus avec des fibres de bois vierges. Ensuite, la fraction riche en hémicelluloses isolée par un traitement alcalin à partir des déchets MDF, a été purifiée puis précipitée à l’éthanol permettant l’isolation d’une fraction hémicellulosique, ultérieurement intégrée à la préparation d’hydrogels à base d’acide acrylique. Les hydrogels présentent des caractéristiques similaires qu'ils soient élaborés avec la fraction issue des déchets ou fabriqués à base de xylanes commerciaux de hêtre. L'évaluation de la capacité de ces déchets à être recyclés ouvrirait une voie de conversion en une nouvelle ressource de produits à forte valeur ajoutée. / Wood-based medium-density fiberboards (MDF) are principally used for furniture and fittings and areproduced in great volumes around the world. The annual quantity of MDF waste generated world-wide is estimated to be over 40 million m3. Currently, there is noviable way to transform MDF into useful products due to the presence of contaminants such as resins and finishes (paint, varnish, laminated or plastic). This type of waste, composed of approximately 85-90 % of wood, represents a significant source of lignocellulosic material. This thesis describes research on transforming this under-utilized resource into high valued materials via a fractionation process. An alkali treatment followed by a delignification step, allows the extraction of hemicelluloses and lignin respectively, leading to the isolation of pure cellulose. This cellulose was converted to nanocelluloses in the form of nanocrystals by acidhydrolysis and nanofibrils by mechanical fibrillation. The cellulose nanocrystals obtained from waste MDF is shown to have similar characteristics to those obtained from virgin wood fibers. The hemicelluloses-rich fraction obtained by an alkali treatment from MDF waste was purified, precipitated by ethanol and then further used in the preparation of acrylic acid based hydrogels. The hydrogels generated had similar characteristics to those made from commercial beech xylans.This research clearly demonstrates the technical feasibility to convert MDF waste into high value added products, opening a new conversion route to recycle them.

Ce travail de thèse a pour objectif d’élaborer de nouveaux matériaux composites (élastomères, adhésifs) en utilisant les nanocelluloses (NCC et NFC) comme renforts mécaniques biosourcés. Une méthode de fonctionnalisation des nanocelluloses en conditions aqueuses a d’abord été développée, dans le but ultime d’améliorer leur compatibilité avec les matrices polymères. La réaction, basée sur la transestérification des esters de vinyle, a été optimisée à partir de l’acétate de vinyle utilisé comme réactif modèle. Le greffage en conditions basiques s’est avéré efficace, mais a également conduit à la formation de poly(acétate de vinyle) (PVAc) comme produit secondaire. Pour pallier à ce problème, un deuxième protocole en conditions neutres a également été développé, mais des rendements moins bons ont été obtenus dans ce cas. Les nanocelluloses non modifiées et acétylées ont ensuite été dispersés dans une matrice caoutchouc naturel (NR) afin d’étudier l’impact de cette charge sur les performances thermomécaniques du matériau cru ou vulcanisé. Une amélioration des propriétés mécaniques a pu être observée en présence de NCC ou NFC, mais l’acétylation des nanoparticules n’a pas conduit à de meilleures performances. Enfin, une valorisation du PVAc produit lors de l’acétylation des nanocelluloses en conditions aqueuses basiques a été proposée. La dispersion des NCC acétylés dans le PVAc polymérisé in-situ a en effet permis de produire des composites aux propriétés améliorées. L’utilisation ultérieure de ces composites comme charge (mélange-maître) dans des matrices NR ou EVA a été discutée. / The objective of this research work consists in the elaboration of novel composite materials (elastomers, adhesives) using nanocelluloses (CNC and NFC) as biobased reinforcing fillers. A method allowing the functionalization of nanocelluloses in aqueous conditions was first developed, with the aim of ultimately improving their compatibility with polymer matrices. The reaction, based on the transesterification of vinyl esters, was optimized with vinyl acetate selected as model reactant. The grafting performed in basic aqueous conditions was efficient, but also led to the formation of poly(vinyl acetate) as a by-product. To limit this problem, a second protocol in neutral aqueous conditions was also developed, but lower yields were obtained in that case. The unmodified and acetylated nanocelluloses were then dispersed in a natural rubber matrix (NR), to study the impact of this filler on the thermomechanical performances of the crude and vulcanized material. An improvement of the mechanical properties was observed in the presence of NCC or NFC, but the acetylation of the nanoparticles did not enhance further the performances. Finally, a valorization of the PVAc produced during the acetylation of the nanocelluloses in basic aqueous conditions was proposed. The dispersion of the acetylated NCC in the PVAc polymerized in-situ indeed led to the production of composites with improved properties. The subsequent utilization of these composites as filler (master batch) in NR or EVA matrices was discussed.