Dépolymérisation oxydante d'une lignine alcaline et sa valorisation

Abstract

Dans un contexte de développement durable, l’intérêt pour la biomasse et les matières lignocellulosiques est grandissant. La lignine possède une structure chimique unique avec un squelette aromatique et une variété de groupements fonctionnels, devenant ainsi une potentielle matière première pour remplacer les produits dérivés du pétrole. Cependant cette structure complexe ainsi que sa solubilité limitée freine son utilisation directe et constituent un réel défi. Ces travaux de thèse proposent une nouvelle voie de valorisation d’une lignine alcaline. En effet, des modifications, celles portant sur les fonctions hydroxyles et phénols, permettent entre autre de moduler sa solubilité dans différents solvants et à différents pH, augmentant de ce fait la gamme d’application potentielles. Pour cela, une dépolymérisation oxydante (par oxygène ou air) d’une lignine alcaline de type lignoboost a été réalisée dans le but d’obtenir des fractions de lignine enrichies en fonctions acide carboxylique (initialement peu présentes sur la structure de la lignine). Dans la première partie, les différents paramètres réactionnels (nature du gaz oxydant, pression, température et type de réacteur utilisé) ont été optimisés dans le but d’obtenir les meilleurs rendements en fraction précipitée et hydrosoluble de lignine oxydée, tout en maximisant le taux de fonctions acide carboxylique. Cette oxydation a également généré des oligomères de lignine de plus faible masse molaire, améliorant les propriétés de solubilité de ces derniers (notamment pour la fraction hydrosoluble indépendamment pH). L’impact de cette nouvelle fonctionnalisation a ensuite été étudié dans le but de valoriser ces oligomères. Les propriétés tensioactives et antioxydantes, mettant en avant la structure et les fonctions de la lignine, ont été comparées à celles de la lignine native et lignosulfonates. La réalisation de nouveaux films anti-UV dans une matrice HPMC-Lignine a, quant à elle, permis d’exploiter les nouvelles solubilités de la lignine hydrosoluble.