NANOLIGNOV : NANOLIGnines pour des matériaux inNOVants

Mots clés

Lignine, Biomasse, Génie des Procédés, Cosmétique/Pharmacie, Valorisation

Détail de l'offre

Contexte de la thèse :
Les résidus de biomasse lignocellulosique sont estimés à plus de 2.1011 t.an-1 dans le monde et offrent ainsi une vaste source de lignine. La majeure partie de la lignine est actuellement utilisée comme source d'énergie. En terme de bioraffinerie, seuls 40% environ de la lignine produite sont nécessaires pour sa production interne d'énergie ; 60 % de la lignine produite reste donc disponible et pourrait être valorisée autrement que par voie thermique1. La production de lignine à l'échelle nanométrique semble être l'une des voies très prometteuse pour maximiser la valorisation de la biomasse dans un concept de bioraffinerie.
La lignine est un des trois biopolymères constitutifs de la biomasse et issue de la polymérisation de trois monolignols : l'alcool p-coumarylique, coniférylique et sinapylique. Les trois monomères diffèrent uniquement par leur degré de méthoxylation. Les motifs de base des polymères de lignine provenant de la polymérisation des trois monolignols sont respectivement les unités p-Hydroxyphényl (notée H), Guaïacyl (notée G) et Siryngyl (notée S). La nature des lignines peut être influencée et distinguée de par leur espèce végétale d'origine et de par leur méthode d'extraction.
Les nanolignines peuvent être obtenues par plusieurs procédés : l'extraction liquide-liquide ; par variation de pH ; par polymérisation et réticulation ; précipitation antisolvant ; par effet mécanique (homogénéisation à haut cisaillement, soit homogénéisation ultrasonique). L'utilisation des lignines sous forme micro ou nanométrique offre un meilleur rapport surface sur volume qui peut conduire à une réactivité plus efficace de ce polymère et permettre de développer de nouvelles applications.
Les nanolignines commencent ainsi à susciter un intérêt croissant dans des domaines variés : matériaux, et notamment le matériau bois (protection aux UV, ignifugation), pharmaceutique, nutraceutique mais également la cosmétique car elles pourraient venir en substitution d'autres nanomatériaux non renouvelables comme le TiO2 (dioxyde de titane).

Objectifs de la thèse
La lignine étant une ressource naturelle abondante, peu onéreuse, biodégradable et très mal valorisée, il semble très pertinent de s'y intéresser pour produire des nano-biopolymères à haute valeur ajoutée, de surcroît utilisables dans des secteurs dynamiques en plein essor comme la production de matériaux biosourcés ou partiellement biosourcés.
L'objectif de ce travail sera d'extraire des micro et nanolignines à partir de différentes biomasses (résineux, feuillus, herbacées) par prétraitement organosolv qui présente d'une part l'avantage d'être un procédé respectueux de l'environnement (dits « eco-friendly ») et qui peut parfaitement s'intégrer dans un concept de bioraffinerie.
Les valorisations envisagées se focaliseront sur sur l'amélioration des propriétés de matériaux bio composites (eco-packaging), la stabilisation d'émulsions de Pickering et l'encapsulation de principes actifs cosmétiques.