Surface modification of cellulose and nanocelluloses by innovative green processes

Modification de surface de la cellulose et des nanocelluloses par des procédés verts innovants De nos jours, les nanocelluloses sont une des priorités de la bioéconomie européenne comme en témoignent les nombreux investissements industriels du domaine et l’augmentation de nombre de revues scientifiques publiées chaque année. Le greffage d’une fonction chimique sur ces nano-éléments leur confère de nouvelles fonctions attractives comme le montre le développement des nanocelluloses ioniques. La préparation de ces matériaux reste toutefois problématique quand il s’agit de passer à une échelle industrielle pour des raisons de coût et/ou de toxicité des réactifs et des solvants. C'est pourquoi l'utilisation de solvants eutectiques profonds (DES) et des principes de la mécanochimie ont été des pistes innovantes étudiées dans ces travaux de thèse pour l'obtention de nanocelluloses. Cette étude a confirmé la possibilité d'extraire des nanocristaux de cellulose (CNC) fonctionnalisés en une étape à partir de deux DES composés de chlorure de choline avec de l'acide citrique ou oxalique. Un plan d'expérience a permis l'optimisation de ce procédé et les résidus cellulosiques ont pu être valorisés pour fabriquer des nanofibrilles de cellulose (CNF) dans un concept de bioraffinerie, transformant ainsi plus de 95% de la cellulose en nanocellulose. L'impact de la mécanochimie sur les matériaux cellulosiques a également été confirmé par une dégradation de la cristallinité et du degré de polymérisation. Ce procédé sans solvant et sans catalyseur a permis l’estérification des nanocristaux de cellulose qui a été prouvée par des techniques de caractérisations chimiques. Finalement un procédé innovant a permis l'obtention de nanocristaux de cellulose fonctionnels avec un très fort rendement.