Development of polymers-zeolites composite materials for water and/or volatil organic compounds trapping with a focus on food industry

Développement de matériaux composites polymères-zéolithes pour le piégeage de l'eau et/ou de composés organiques volatils, avec un accent sur l'industrie alimentaire Dans les domaines pharmaceutique, agroalimentaire ou encore des composants électroniques, l’humidité de l’air peut altérer la qualité de certains matériaux sensibles et l’émission de molécules organiques volatiles telle que l’éthylène en tant qu’hormone végétale peuvent raccourcir les durées de conservation de certains fruits et légumes en accélérant le processus de mûrissement. Les matériaux zéolithiques possédant une structure microporeuse organisée qui leur confère de remarquables capacités d’adsorption représentent un choix pertinent pour pallier à ces problématiques. Dans ce travail de thèse, une première étude a permis de mettre au point un matériau composite à base de zéolithe de type LTA échangée avec différents cations dont le magnésium, sans obstruction de la porosité de la zéolithe. L’optimisation de la zéolithe par échange cationique au magnésium a permis une augmentation de la capacité d’adsorption d’eau du matériau composite jusque +27% par rapport au matériau contenant la zéolithe non modifiée. Le deuxième axe de travail a permis de développer pour la première fois un matériau composite hydrophobe à base de zéolithe Silicalite-1 de type MFI. Bien que 82% de la porosité de la Silicalite-1 soit toujours accessible, une réduction des capacités d’adsorption d’éthylène de l’ordre de 97% est cependant observée pour la zéolithe mise en forme. Cela pourrait résulter de problématiques de diffusion de l’éthylène au sein du matériau composite. La mise au point d’un protocole permettant de quantifier les émissions d’éthylène par des fruits au cours de leur mûrissement a permis de prouver l’efficacité de la zéolithe Silicalite-1 pour réduire significativement le taux d’éthylène dans l’environnement direct des pommes. L’optimisation de la formulation composite représente l’une des nombreuses perspectives de travail dans le but d’accélérer la cinétique de diffusion des molécules d’éthylène au travers du matériau composite.