Industrie de valorisation du bois: nouveau procédé de dissolution

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Nouveau procédé de dissolution du bois pour l’industrie du papier, des biocarburants, des textiles et vêtements…

Une collaboration américano-britannique entre deux scientifiques du département de chimie de l’Université Queen’s de Belfast et des chercheurs de l’Université d’Alabama (Etats-Unis) a permis de développer un nouveau procédé écologique permettant de dissoudre du bois de conifères ou de feuillus tels que le pin des marais (southern yellow pine) et le chêne rouge (red oak) afin de faciliter sa transformation en biocarburants, textiles, vêtements et papier.

Aujourd’hui, la plupart des industriels utilisent le procédé Kraft [1] pour dissoudre le bois. Dans l’industrie papetière, ce procédé représente environ 80% de la production mondiale de pâte à papier. Contrairement au procédé Kraft très polluant, la technique mise au point à l’Université Queen’s de Belfast est faiblement toxique et biodégradable. Celle-ci consiste à dissoudre complètement des copeaux de bois dans une solution ionique liquide, le [C2mim]OAc (Ethyl-3-methylimidazolium acétate). La dissolution complète du bois, s’achève en chauffant le produit issu de la dissolution dans un bain d’huile. Il est également possible d’accélérer cette dissolution par pulsations micro-ondes ou par irradiation ultrasonore. L’équipe de chercheurs à également démontré que le [C2mim]OAc est un meilleur solvant pour le bois que le [C4mim]Cl (1-butyl-3-methylimidazolium chloride). Par ailleurs, trois variables, à savoir le type de bois, la masse initiale de l’échantillon à dissoudre ou encore la taille des particules de bois; affectent la dissolution ainsi que les taux de dissolution. Par exemple , le bois de chêne rouge se dissout beaucoup mieux et plus rapidement que le pin des marais.

Selon le Dr Héctor Rodriguez : « Cette découverte est une étape importante vers le développement du concept de bioraffinerie, où de la biomasse est transformée pour produire une grande variété de produits chimiques. Cela pourrait donner lieu à une véritable industrie chimique durable basée sur les bio-ressources renouvelables ».

Afin d’améliorer la technique, les scientifiques envisagent l’ajout d’additifs écologiques au liquide ionique ou l’utilisation de catalyseurs. Les chercheurs espèrent à terme parvenir à une meilleure dissolution, même sous des conditions plus souples de température et de pression, et s’efforcent également d’atteindre une complète séparation des différents éléments contenus dans le bois (cellulose, lignine) en une seule étape. Les deux équipes souhaitent également élargir le procédé aux matières organiques riches en huiles essentielles qui peuvent ensuite être utilisés dans des procédés tels que la fabrication de parfums.

[1] Le procédé Kraft

C’est la méthode de production la plus employée parmi les procédés de fabrication de pâtes chimiques. Au cours de ce procédé, le bois, taillé en morceaux ou en copeaux, est cuit dans de la soude caustique de façon à éliminer le maximum de lignine tout en conservant la cellulose. Dans ce procédé, les produits chimiques actifs de cuisson (liqueur blanche) sont l’hydroxyde de sodium (NaOH) et le sulfure de sodium (Na2S).

La pâte obtenue à l’issu de ce procédé permet d’obtenir du carton de couleur foncée, due aux résidus de lignine qui subsistent après la cuisson. Pour obtenir un papier plus ou moins blanc, plusieurs types d’agents blanchissants peuvent être utilisés : le chlore, le bioxyde de chlore (ou dioxyde de chlore), l’oxygène, l’ozone ou l’eau oxygénée. Toutefois, les meilleurs résultats lors des phases de blanchiment sont obtenus à l’aide du chlore qui permet de dissoudre toute la lignine encore présente sans endommager la cellulose, qui devient totalement blanche et reste blanche pendant plusieurs années.

Du fait du caractère chimique de ce procédé, l’industrie des pâtes et papiers rejette une quantité importante de substances polluantes diluées dans un grand volume d’effluent. Ces effluents peuvent contenir par exemple des composés organochlorés tels que les dioxines et les furannes chlorés, de traces de BPC, des composés phénoliques…

Source: BE UK

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