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Utilisation des biomarqueurs de la lignine comme traceurs de l'impact de l'occupation du territoire sur les transferts de matière organique terrigène entre les milieux terrestres et aquatiques en région tropicale

Bélanger, Émilie 06 1900 (has links) (PDF)
L'Amazonie brésilienne a connu une importante et rapide modification de l'exploitation de sa forêt dans les 40 dernières années. La région du fleuve Tapajós dans l'état du Pará est un front majeur de colonisation et connaît des taux de déboisement de grande ampleur. Les superficies forestières sont réduites, de même que morcelées par la pratique de l'agriculture sur brûlis. La dégradation de l'environnement se traduit par certains problèmes de santé humaine, notamment l'exposition au mercure (Hg) par la consommation abondante de poissons. Les activités anthropiques en bordure du fleuve accentuent l'érosion des sols et libèrent le Hg naturellement présent dans les sols. Du côté aquatique, des concentrations importantes de Hg sont enregistrées dans les poissons et dans les sédiments. Comme la matière organique terrigène (MOT) est un substrat de transport de ce métal, la connaissance des mouvements de MOT peut s'avérer un outil précieux dans la compréhension de la dynamique de ce polluant diffus affectant la santé humaine et celle des écosystèmes. Afin de comprendre le devenir de la MOT depuis le milieu terrestre jusque dans le milieu aquatique et ce en fonction de l'utilisation du territoire, les biomarqueurs de la lignine ont été employés comme traceurs. Une première étape de recherche a été de décrire la MOT en fonction de la composition en phénols de la lignine par l'étude d'échantillons de végétaux dominants et d'échantillons de différents horizons de sol pour chaque utilisation du territoire (forêt, jachère, agriculture pâturage). De nouveaux indicateurs de milieux boisés et déboisés ont pu être définis de même que des indicateurs propres au milieu tropical amazonien. Dans un deuxième temps, les connaissances sur la nature et la quantité de MOT ont été combinées à celles de la MOT du milieu aquatique. Pour ce faire, des échantillons de matière particulaire en suspension et de sédiments récoltés dans trois bassins versants ont été analysés. En combinant les analyses de biomarqueurs avec des systèmes d'information géographique (SIG) pour analyser les caractéristiques des bassins versants et avec la datation des carottes de sédiments, il a été possible de dresser un portrait des transferts de MOT en fonction du temps et en fonction des bassins versants. Principalement, il y a plus d'apports de MOT au système aquatique dans les sédiments récents, peu importe le bassin versant. La nature de cette matière organique correspond à la signature ligneuse des pâturages, démontrant l'influence des milieux déboisés sur le milieu aquatique. La datation des carottes a permis l'association de la vague de déboisement aux changements récents des quantités et qualités de MOT retrouvée dans le milieu aquatique. Au niveau spatial, les travaux identifient des composantes précises de l'occupation du territoire et des caractéristiques des bassins versants associées aux apports de MOT. Cette étude contribue au renouvellement des connaissances fondamentales géochimiques du milieu tropical tout en permettant de mesurer l'impact de l'occupation récente du territoire amazonien sur les cycles de la matière organique. La détérioration subséquente des milieux aquatiques par la présence de Hg, l'eutrophisation et la production possible de gaz à effet de serre dans les plans d'eau pourrait ainsi être mieux encadrée et restreinte par des actions visant à contenir les mouvements de la matière organique dans la région. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Déforestation, MOT, Biomarqueurs de la lignine, 210Pb, Sols, Sédiments.
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Matériaux ligno-cellulosiques : "Élaboration et caractérisation"

Privas, Edwige 08 August 2013 (has links) (PDF)
L'objectif de ce travail est de développer l'utilisation de la biomasse ligno-cellulosique dans le domaine des matériaux. Ce travail explore trois voies différentes d'utilisation de la ligno-cellulose afin de balayer un large spectre de constituants et de matériaux finaux. La première voie concerne l'incorporation de fibres naturelles dans la fabrication de panneaux utilisant la lignine comme adhésif. Des améliorations dans la fabrication de ces panneaux de fibres ont été apportées, par traitement chimique ou ajout de nouveaux compatibilisants, permettant un renforcement des propriétés mécaniques. La seconde voie a consisté à développer un procédé original de mise en forme sous haute pression testé et mis en place sur du coton dans le but d'obtenir des objets tridimensionnels sans étape de dissolution/régénération de la cellulose. Une fois le protocole défini, les effets des paramètres de mise en forme et de la variété de coton sur la microstructure et les propriétés mécaniques des objets en coton compressé ont été étudiés. Enfin, une troisième voie à consisté à élaborer des matériaux nanocomposites à partir d'hydroxydes double lamellaire modifiés par la lignine (HDL/LS). L'utilisation de cette nanocharge dans l'amidon a montré une capacité de renforcement pour un faible taux de charge. Ce composite amidon-(HDL/LS) a ainsi été utilisé avec une matrice polyéthylène afin d'augmenter la part renouvelable de la matrice sans diminuer significativement ses propriétés mécanique. Ce travail permet d'envisager des développements futurs pour ces différents matériaux développés et offre ainsi de nouvelles possibilités d'utilisation de la biomasse ligno-cellulosique dans l'élaboration de matériaux techniques.
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Mise en place de la réticulation des parois de maïs au cours du développement et impact sur la variabilité de la dégradabilité des polysaccharides pariétaux

Zhang, Yu 19 December 2012 (has links) (PDF)
Le potentiel de valorisation, aussi bien pour l'alimentation animale que pour la production bioénergétique, du maïs est limité par la lignification et la réticulation des parois. L'amélioration de la dégradabilité enzymatique des lignocelluloses est un objectif important. Nous nous sommes attachés dans ce travail à l'étude approfondie de la mise en place de la lignification dans la paroi chez le maïs ainsi qu'aux facteurs biochimiques et anatomiques pariétaux qui peuvent avoir un impact sur la dégradabilité des parois. Dans la première partie de ma thèse, 8 lignées recombinantes de maïs ont été sélectionnées sur la base d'une teneur en lignine comparable pour évaluer l'impact des facteurs biochimiques sur la dégradabilité des parois et sur les performances agronomiques des maïs. Ces lignées recombinantes et leurs parents ont été analysés biochimiquement de façon approfondie. Le rendement β-O-4 au sein des lignines et la teneur en acide p-coumarique estérifié sont les deux facteurs les plus corrélés négativement et significativement à la dégradabilité des parois. Une analyse par régression multiple a montré que plus de 80% des variations de la dégradabilité de paroi, dans ces dix lignées, sont expliqués par un modèle retenant comme meilleurs régresseurs la teneur en lignines combinée au pourcentage d'unité S acylées par l'acide p-coumarique. L'étude morphologique que nous avons réalisée nous a montré que les facteurs biochimiques limitant la dégradabilité de paroi peuvent par contre s'avérer favorables pour assurer la performance agronomique de la plante via des mécanismes de plasticité pariétale. Cependant et de façon très encourageante, nous avons aussi montré qu'il était tout à fait possible de retenir du matériel amélioré en termes de qualité de paroi et qui conservait de bonnes performances agronomiques. Dans la deuxième partie de ma thèse, nous avons étudié le schéma de mise en place des parois au cours du développement des plantes pour des lignées présentant des teneurs en lignine comparables au stade ensilage mais des dégradabilités de parois contrastées. Nous avons caractérisé biochimiquement les entrenoeuds au cours du développement. En parallèle, nous avons développé une méthode de quantification de la variation de distribution spatiale des lignines au long de la coupe afin de compléter notre étude au cours du développement par une caractérisation histologique détaillée. D'un point de vue temporel, les différentes composantes pariétales sont incorporées graduellement, en fonction du stade de développement. Trois étapes majeures de développement ont été identifiées. D'un point de vue spatial, au sein de l'entrenoeud, le développement des parois est différent selon les régions. Une importante variabilité génétique a été observée pour le développement sur ces deux axes et ces variations sont associées à la variation de la dégradabilité de paroi. L'ensemble des résultats de ce travail est discuté d'une part en termes de contribution à la compréhension de la lignification des parois ainsi qu'à l'impact des différents facteurs biochimiques et histologiques sur la dégradabilité et d'autre part en termes d'application afin de proposer des solutions pour améliorer de la qualité des parois.
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Inhibition du photojaunissement des pâtes à haute teneur en lignine par ajout d'agents fluorescents : étude spectroscopique et modélisation moléculaire

Beaulieu, Ann-Marie 01 1900 (has links) (PDF)
Dans le but de déterminer le phénomène physique ou chimique caché derrière l'efficacité des agents fluorescents à inhiber le photojaunissement de la lignine, plusieurs études ont été menées. Tout d'abord, une étude d'efficacité de nouvelles molécules d'agents fluorescents a été faite avec la technique des feuilles minces, faites de pâtes à haute teneur en lignine. Lors de cette étude, une molécule s'est démarquée du lot de par son efficacité à court et à long terme. Il s'agit d'UQTR-010. Par la suite, une étude de stabilité des agents fluorescents face aux conditions expérimentales en laboratoire a été menée. Cette étude a été réalisée en exposant des solutions aqueuses, ou des feuilles minces vaporisées d'agent fluorescent, à divers rayonnements, soit à une lumière rouge, aux fluorescents du laboratoire et à la lumière du jour pénétrant par les fenêtres du laboratoire. Une étude de cinétique de dégradation a aussi été faite. Ainsi, nous avons pu nous assurer que les lumières du laboratoire ne dégradaient pas nos agents fluorescents, autant sur matrice solide que liquide, ainsi que des précautions devaient être prises si les échantillons étaient manipulés dans un laboratoire ayant des fenêtres laissant entrer la lumière du soleil. Ensuite, nous avons mis en relation l'efficacité de certains agents fluorescents avec leurs propriétés physico-chimiques dans le but de trouver une corrélation qui nous guiderait dans nos études futures. Ainsi, nous avons utilisé comme propriétés le pourcentage d'isomères trans des agents fluorescents en solution aqueuse, la durée de vie de fluorescence et le temps de demi-vie des molécules fluorescentes. La conclusion de cette étude est qu'aucune corrélation n'est observée entre l'efficacité des agents et l'une ou l'autre de ces propriétés. Nous avons aussi corrélé l'efficacité des agents fluorescents avec la force de l'oscillateur de la première transition s'effectuant dans la molécule, soit la transition HOMO-LUMO, et la force de l'oscillateur de la seconde transition, soit la transition HOMO-LUMO+X. Aucune corrélation n'est observée du côté de la force de l'oscillateur de la première transition. Cependant, en se penchant du côté de la seconde transition, nous trouvons un coefficient de corrélation satisfaisant entre l'efficacité des agents fluorescents et la force de l'oscillateur de cette seconde transition. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Lignine, agents fluorescents, spectroscopie UV-Visible, spectroscopie de réflectance, modélisation moléculaire, transitions électroniques, feuilles minces
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Application of NMR spectroscopy to structural studies of lignin /

Ämmälahti, Erja. January 1999 (has links) (PDF)
Thesis (doctoral)--University of Helsinki, 1999. / Includes bibliographical references. Also available on the World Wide Web.
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Etude structurale et chimique de la lignine d'Alfa et sa valorisation comme macromonomère et/ou précurseur du charbon actif / Structural and chemical study of lignin and its recovery as Alfa macromonomer and/or activated charcoal precurseur

Berrima, Besma 28 September 2015 (has links)
Dans ce travail, la lignine extraite de la liqueur noire a été d'abord caractérisée et ensuite valorisé selon deux approches différentes: (i) une utilisation après une modification chimique pour la synthèse des mousses de polyuréthane et (ii) une pyrolyse simple pour fabriquer le charbon. En effet, une étude comparative concernant la caractérisation des fonctions hydroxyl a été réalisée en utilisant plusieurs méthodes et techniques, notamment, la titration et la spectroscopie RMN du 13C. Dans la première approche, la lignine a été convertie en polyols liquides grâce à une réaction d'extension de chaîne avec l'oxyde de propylène (oxypropylation). Les formulations des polyols ont été optimisées, en inspectant l'effet de différents paramètres : lignine/oxyde de propylène, le taux de catalyseur, la masse moléculaire, l'indice d'hydroxyle, la viscosité et la température de transition vitreuse. Les indices d'hydroxyles et la viscosité des polyols produits ont été caractérisés. Les mousses rigides de polyuréthane ont été évaluées en termes de densité, de morphologie et de propriétés mécaniques. La lignine a ensuite été utilisée comme précurseur de charbon sans aucun traitement d'activation et a été comparée avec le charbon commercial. Une étude cinétique d'adsorption a été réalisée et montré que l'équilibre d'adsorption est atteint au bout de 50 min, en suivant un modèle de pseudo-premier ordre. L'étude des isothermes d'adsorption a révélé que le CL retient efficacement les ions métalliques, et présente une capacité d'adsorption maximale entre 200 et 400 µmol/g pour des concentrations très inférieure à 20ppm. Le charbon obtenu après saturation en ions métalliques, a été régénéré efficacement par lavage avec une solution d'EDTA ou une solution d'acide nitrique.De plus, les deux approches d'utilisation de la lignine extraite de la liqueur noire d'alfa ont donnée des matériaux avec des propriétés prometteuses. Dans la majorité des cas, des matériaux avec des propriétés similaires à celles des matériaux conventionnels, ce qui présente une option viable d'une valorisation rationnelle de déchet industriel abondant et provenant d'une source renouvelable. / Lignin precipitated from black liquor of alfa (Stipa tenacissima) soda cooking before being carefully characterized and valorized following two different approaches: (i) its utilization after chemical modification in view of preparing rigid polyurethane foams; and (ii) its simple pyrolysis simple, in order to prepare charcoal. In fact, a comparative study concerning the careful characterization of the hydroxyl functions was realized using several methods and techniques, namely: the conductimetric titration and 13C-NMR spectroscopy. In the first approach, the precipitated lignin was converted in liquid polyols thanks to a chain-extension reaction with propylene oxide. These formulations were optimized by inspecting the effect of different parameters: lignin/propylene oxide ratio, the amount of catalyst, the molecular weight of the prepared polyols, the hydroxyl index and the glass transition temperature. The hydroxyl indexes and the viscosity of the prepared polyols were determined. The rigid polyurethane foams were studied in terms of their density, morphology and mechanical properties. The lignin was then used as a precursor for the preparation of charcoal without any activation treatment and compared with commercial homologue. The kinetic of the adsorption was performed and showed that the adsorption equilibrium is reached at about 50 min, and followed a pseudo-first order kinetic model. The adsorption isotherms revealed that lignin-based charcoal retained efficiently the metallic ions and presented a maximum adsorption capacity varying from 200 to 400 µmol/g. This is true even for concentrations much lower than 20 ppm. Le saturated lignin-based charcoal was efficiently regenerated by washing with solutions of EDTA or a nitric acid.The two approaches of the valorization of lignin precipitated from black liquor gave materials with promising properties. Thus, in the majority of cases, materials with properties similar to conventional ones were obtained, which presents a viable option of rational valorization of this industrial abundant and renewable by-product.
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Thermodynamics of water adsorption in model structured molecular systems including analogues of hemicelluloses, crystalline cellulose and lignin / Thermodynamique de l'adsorption de l'eau dans le modèle des systèmes moléculaires structurés, qui comprennent des analogues de l'hémicellulose, cellulose cristalline et la lignine

Barbetta, Aurelio 20 November 2017 (has links)
Le bois est un matériau nanocomposite complexe, fortement anisotrope et hiérarchiquement organisé. La micro-structure à l'échelle nanométrique est caractérisée par des nanofibres rigides de cellulose cristalline parallèles les unes aux autres et noyées dans un matrice plus molle et moins anisotrope. Cette matrice est composée par hémicelluloses et lignine, avec une absorption contrôlée par l'entropie et les liaisons hydrogène entre hémicelluloses, lignine, et la surface de micro-cristaux de cellulose. La matrice est hygroscopique et se gonfle avec les changements de l'humidité relative, en fournissant une source de stress interne, tandis que les fibrilles de cellulose s'enroulent en spirale autour de la lumière centrale à un angle précis, qui est appellé AMF, angle des micro-fibrilles. Les micro-fibrilles se réorganisent passivement selon les contraintes osmotique appliquées. Selon l'AMF, le positionnement et les propriétés mécaniques des fibres de bois varient considérablement: le matériau rigide se rétrécit ou il s'allonge dans le sens de la longueur lors du gonflement, en générant de cette façon une grande déformation anisotrope.Une première forme d'équation d'état comprenant entropie et termes chimiques, colloïdaux (comme la force d'hydratation) et termes mécaniques macroscopiques a été établie et permet de prédire sans paramètres l'absorption d'eau en fonction de l'humidité relative du composite de bois pas traité.Le but de la thèse est d'étendre cette équation d'état au bois traité par absorption d'électrolytes en conditions hydrotermales, en intégrant l'équation avec des termes chimiques lié à la présence d'électrolytes. Les résultats du modèle sont comparés avec les données expérimentales de sorption d'électrolytes formulés en fonction de la balance entre chaotropes et cosmotropes de l'échelle de Hofmeister. Les données expérimentales sont produit à partir des isothermes de sorption et des mécanismes moteurs pour tester la prédiction de la théorie en explorant l'effet du soluté (introduit dans le bois par mise en équilibre avec une solution utilisée comme une réservoir osmotique) sur la structure et les dimensions du matériau. / The so-called “wood material” is a complex, highly anisotropic and hierarchically organized nanocomposite. At the nanometric scale, it is characterised by stiff crystalline cellulose nanofibres parallel to each others embedded in a matrix of a much softer, less anisotropic, gel of hemicelluloses, lignin and water. This matrix is hygroscopic and the solvent uptake is controlled by molecular forces like entropy, H-bonding of polysaccharides to cellulose nano-crystals and hydration force. The swelling provides a source of internal stress for the cellulose fibrils that, winding with a spiral angle (the microfibril angle, MFA) around the central lumen, passively reorient following the osmotic stress applied to them. Depending on the MFA, wood fibres exhibit a wide range of behaviors and mechanical properties, being able to act as stiff material to bear load, or shrink or expand in the longitudinal direction upon swelling, generating in this way either large tensile or compressive stresses or large strains.For the first time, the equation of state including entropic, chemical, colloidal terms (as the hydration force) as well as the mechanical, macroscopic, term has been established and allows to predict with a parameterless analytical expression, the water absorption of untreated softwoods as a function of relative humidity changes.The aim of the thesis is to extend this first equation of state to describe wood treatments by electrolytes adsorption in hydrothermal conditions. The experimental part is performed using specific sorption devices as well as X-Ray scattering techniques. The theoretical part is developed extending the established master equation linking molecular level chemical forces, colloidal interactions and mechanics. The results of the model are tested against experimental data of electrolytes adsorption and compared with their chaotropic/cosmotropic character according to the Hofmeister series.Nowadays, several wood treatments have been developed to reduce the water uptake by wood, in order to confer higher resistance to moist to low-quality wood materials. The final aim of the project is to test the prediction of the model against these known treatments and to develop a general model to describe the behaviour of the wood under different chemical and physical environments. This way, new treatments can be conceptually designed and pre-existing treatments (as for instance the patented "woodprotect" one) improved.
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Modification de lignines issues de la fabrication des pâtes lignocellulosiques en vue de leur incorporation dans des formulations d'encres / Modification of lignins from lignocellulosic pulp in order to incorporate them into ink formulations

Bardot, Fanny 13 June 2016 (has links)
L’originalité de ce travail est d’utiliser de la lignine, une macromolécule aromatique extraite de la biomasse lignocellulosique, en remplacement de résines pétrosourcées pour la formulation d’encres à destination de l’emballage alimentaire. Différentes modifications chimiques ont été réalisées sur des lignines commerciales afin de les rendre compatibles avec les composants utilisés dans la formulation des encres. Les réactifs et les procédés mis en place ont été choisis afin de limiter l’impact environnemental sur l’ensemble de la chaîne de valeur. Les modifications chimiques ont été mesurées par différentes techniques analytiques telles que la GPC SEC pour la distribution des masses molaires et la spectrométrie RMN et FTIR pour la mesure des groupements fonctionnels de la lignine. Les propriétés des encres obtenues ont été caractérisées par des mesures rhéologiques et colorimétriques (système CIE L*a*b*) sur des essais d’impression. Parmi les résultats notables, des changements au niveau de l’équilibre hydrophile/hydrophobe ont été particulièrement remarqués. Qui plus est, les encres à base de lignines modifiées chimiquement ont permis une amélioration du gamut de couleur par rapport à celles contenant de la lignine brute. A l’issue de ces travaux, deux applications ont été proposées Des encres biosourcées à base de lignine qui répondent à la majorité des exigences industrielles ont été formulées. De plus, une formule d’enduction à base de lignine modifiée améliorant les propriétés barrières des papiers recyclés a été développée avec succès. / The originality of this work is to use lignin, an aromatic macromolecule from lignocellulosic biomass, in replacement of petroleum-based resins for the formulation of inks for food contact packaging applications. Different chemical modifications were carried out on commercial lignins, in order to make them compatible with the ink components. Used reagents and processes were chosen in order to limit the environmental impact of the whole value chain. Chemical modifications were monitored by several analytical techniques such as GPC SEC for the molar mass distribution and NMR and FTIR spectrometry for the monitoring of lignin functional groups. Ink properties were characterized by rheological and colorimetric (CIE L*a*b* system) measurements on printed samples. Among the significant results, changes in hydrophilic/hydrophobic balance were particularly noticed. Furthermore, the colour gamut of modified lignin-based inks was enhanced, compared to the one of unmodified lignin-based inks. Two applications emerged from this work: (1) formulation of lignin-based bio-sourced inks, which meet most of the industrial requirements, and (2), development of a modified lignin-based coating which improved barrier properties of recycled paperboard.
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Modélisation cinétique de l'hydrolyse enzymatique de biomasse lignocellulosique / Kinetic modeling of enzymatic hydrolysis of lignocellulosic biomass

Huron, Maïté 22 October 2014 (has links)
Le bioéthanol 2G est une alternative viable aux carburants d'origine fossile et de nombreux projets industriels travaillent aujourd'hui à sa mise au point. Il est produit par fermentation des sucres contenus dans la biomasse lignocellulosique (résidus forestiers, résidus agricoles, cultures dédiées…). Ces sucres sont extraits de la biomasse lors d'une étape d'hydrolyse enzymatique, qui fait actuellement partie des points importants à optimiser pour rendre le procédé plus compétitif.L'objectif de cette thèse était de mieux définir les mécanismes mis en jeu lors de l'hydrolyse enzymatique de la lignocellulose afin d'élaborer un modèle prédictif des principaux phénomènes impliqués. Une étude expérimentale menée sur une cellulose de référence (cellulose Avicel) et sur une paille de blé prétraitée par explosion à la vapeur a permis de mieux cerner la réactivité des substrats lignocellulosiques. Les données obtenues ont apporté un nouvel éclairage sur les phénomènes d'adsorption et la perte de vitesse d'hydrolyse au cours du temps. Un focus particulier a été fait sur le rôle de la présence de lignine et sur la modification de la morphologie du substrat au cours de la réaction. Il a ainsi été montré que dans nos conditions, la lignine n'impactait pas la réactivité de la paille de blé explosée vapeur.L'ensemble de ces résultats a été exploité pour développer un modèle cinétique prédictif de l'hydrolyse. Ce modèle distingue l'action des principales enzymes utilisées pour l'hydrolyse (cellobiohydrolases, endoglucanases, β-glucosidases), prend en compte les phénomènes d'inhibition et de synergie entre ces enzymes et s'attache à décrire l'évolution de la morphologie de la cellulose. Il permet de prévoir l'évolution au cours de l'hydrolyse d'un certain nombre de paramètres (degré de polymérisation, surface, enzymes libres) et d'estimer l'effet d'un changement de ratio entre les enzymes du cocktail. Il a été validé sur cellulose Avicel mais doit encore être étendu à des substrats plus complexes comme la paille explosée vapeur. / Many industrial projects are working on 2nd generation bioethanol, which is an promising alternative to fossil biofuels. To achieve its production, lignocellulosic biomass is first pretreated to increase the accessibility of the cellulosic fraction and further hydrolyzed by cellulolytic enzymes to convert cellulose into glucose. Glucose is then converted into ethanol during a fermentation step performed by yeast. In this production scheme, enzymatic hydrolysis is one of the key bottlenecks and should be improved to make the process economically viable.The objective of this PhD thesis was to better understand the mechanisms involved in enzymatic hydrolysis of lignocellulose in order to integrate the main descriptors into a detailed kinetic model. An experimental study was carried on cellulose (Avicel) and steam exploded wheat straw. Enzymes adsorption, decrease of hydrolysis rate, role of lignin and morphology modification of the substrate during hydrolysis were studied. It allowed a better understanding of the parameters that impact the enzymatic hydrolysis.These results were used to develop a kinetic model of the enzymatic hydrolysis. The distinct actions of the main enzymes involved in hydrolysis (cellobiohydrolases, endoglucanases and β-glucosidases) were detailed. The synergy and inhibition phenomena and the evolution of the morphology of the cellulosic substrate were also integrated. This model predicts the evolution of different parameters during reaction time (polymerization degree, enzymes adsorbed, surface area) and the impact of the enzymes ratio on the efficiency of the cocktail. The model was validated on Avicel cellulose but still has to be extended to more complex substrates such as steam exploded wheat straw.
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Les mélanges polyamides et lignine, une alternative renouvelable pour la réalisation de nouvelles fibres organiques et de précurseurs pour fibres de carbone / Blends of lignin and polyamides, a renewable alternative for new organic fibers and carbon fiber precursors

Fournier, Teddy 15 December 2017 (has links)
La fibre de carbone (FC) est un matériau incontournable de l’industrie composite haute performance. Elaborée dans sa grande majorité à partir d’un précurseur couteux et d’origine fossile, le Polyacrylonitrile (PAN), elle est principalement utilisée dans des secteurs à forte valeur ajoutée. Des précurseurs bio-sourcés et peu couteux alternatifs sont envisagés afin de s’affranchir du PAN pour l réduction de poids dans l’industrie automobile. La lignine, depuis longtemps identifiée parmi les précurseurs d’origine renouvelable bon marché, est aujourd’hui disponible en quantité et qualité industrielles. Cependant, sa variabilité et sa complexité moléculaire, nécessitent bien souvent la réalisation de précurseurs hybrides. L’association avec d’autres polymères permet de garder les avantages de chacun des constituants (cout, mise en oeuvre, propriétés mécaniques…). Les travaux présentés dans ce manuscrit, découlent de ce constat et s’orientent sur l’utilisation d’alliage lignine et de thermoplastiques polyamides. Différents types de polyamides (PA11, PA12, PEBA) sont étudiés en mélange par voie fondu avec une lignine de feuillu extraite via le procédé organosolv. Les matériaux sont caractérisés par analyses calorimétriques, thermogravimétriques, rhéologiques et mécaniques. Il est montré que le caractère hydrophile du copobloc PEBA conduit à une miscibilité totale de la lignine permettant d’intégrer une forte part de matière d’origine renouvelable. Le PA 11, bien que non miscible, présente néanmoins une forte affinité avec les molécules de lignines. Ces mélanges conduisent à des alliages aux propriétés mécaniques comparables à celles de la matrice polymère tout en contenant une forte composante renouvelable. De plus, la carbonisation de ces matériaux conduit à la formation de fibre de carbone aux propriétés modestes mais comparables avec les FC exLignine existantes. / Carbon fibers (CF) are the essential reinforcing material in high performance composite industry. They are generally produced from polyacrylonitrile (PAN), a costly precursor from fossil origin, and are mainly used in high added-value sectors. Alternative bio-sourced and low-cost precursors are being considered in order to get rid of the PAN for weight reduction in automotive industry. Lignin, which has long been identified among the precursors of cheap renewable origin, is now available in industrial quantities and qualities. However, its variability and molecular complexity often require the production of hybrid precursors. Combination with other polymers makes it possible to retain the advantages of each of the constituents (cost, processability, mechanical properties, etc.). The work presented in this manuscript, stems from this observation and focusses on the use of blends of lignin and thermoplastic polyamides. Different types of polyamides (PA11, PA12, PEBA) are studied in a molten mixtures with a hardwood lignin extracted via the organosolv process. The materials are characterized by calorimetric, thermogravimetric, rheological and mechanical analyzes. It is shown that the hydrophilicity of the block copolymer PEBA leads to a total miscibility of the lignin; making it possible the integration of a high proportion of material from renewable sources. PA 11, although immiscible, has a high affinity with lignin molecules. These mixtures lead to blends with mechanical properties comparable to that of the neat polymer while containing a strong amount of renewable components. Moreover, the carbonization of these materials leads to the formation of carbon fibers, with modest properties but still comparable with the existing lignin based CFs.

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