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Révision : 08 Janvier 2007

	Rapport d'activité scientifique du LGP2 (2002-2005)
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Chercheurs du LGP2 (EFPG, INPG, CNRS, CTP) (Novembre 2006)

	Documents extraits du "Rapport d'activité scientifique du Laboratoire de Génie des Procédés Papetiers  - UMR 5518 Grenoble - France Janvier 2002 - Novembre 2005" recherche@efpg.inpg.fr

II - Chimie des procédés

II - 1 - Présentation

L’extraction des fibres cellulosiques à partir des matières premières lignocellulosiques fait en général appel à des actions chimiques d’une grande complexité. L’objectif est de solubiliser la lignine par dégradation chimique sans affecter la cellulose. Le mélange intime de ces deux constituants à l’intérieur des parois végétales rend cette opération difficile. Les réactifs utilisés à cet effet sont la soude et le sulfure de sodium, mis en oeuvre à haute température (160-170 °C). La lignine est alors dépolymérisée par coupure des liaisons éther alkyl-aryl. Parallèlement, les hémicelluloses et la cellulose subissent une hydrolyse alcaline. 80% des hémicelluloses sont perdues. La cellulose subit une dépolymérisation partielle dont l’intensité peut être cependant limitée, ce qui permet de maintenir la résistance mécanique des fibres à un niveau satisfaisant.
Les deux problèmes sur lesquels l’activité de recherche est focalisée sont les suivants :

• le rendement en fibres cellulosiques, exprimé en masse de fibres récupérées par rapport à la masse de bois utilisée, est inférieure à 50 %. Ceci résulte de la perte des hémicelluloses qu’il serait intéressant de garder dans les fibres.

• les fibres obtenues sont brunes en raison de la présence de traces de lignine qu’il est impossible d’éliminer au cours de la réaction alcaline précédente. Il est donc nécessaire de réaliser une opération de blanchiment qui fait appel à l’utilisation d’oxydants puissants, traditionnellement chlorés (chlore, dioxyde de chlore, hypochlorite de sodium). Les contraintes actuelles en matière de protection de l’environnement imposent de remplacer, partiellement au moins, ces produits chlorés par des oxydants propres (oxygène, eau oxygénée, ozone).

Les thèmes abordés par l’équipe Chimie des procédés sont les suivants :

• structure macromoléculaire de la lignine dans les substrats lignocellulosiques par association de méthodes spectroscopiques (RMN 13C, RMN 19F, IRTF, GCMS) et d'isolement ou de dégradation contrôlée (extraction enzymatique, acidolyse, pyrolyse)
• lien entre la structure de la lignine et l’efficacité des procédés de délignification et de blanchiment des fibres
• modélisation des procédés à partir des mécanismes et lois cinétiques.
• amélioration du transfert lors de la réaction des fibres avec des réactifs gazeux (oxygène, ozone)
• développement de procédés propres et sélectifs de délignification et blanchiment
• comportement des fibres au cours du vieillissement et du recyclage du papier.

Les principaux partenaires des actions de recherche sont l’ADEME, le CTP, ATOCHEM, AIR LIQUIDE et DEGREMONT ainsi que les partenaires de contrats européens dans les programmes FAIR et Quality of Life.

Les trois projets les plus marquants réalisés au cours des deux dernières années sont décrits ci-après.

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