Valorisation de résidus de blé pour la production de polymères végétaux, hémicelluloses et cellulose - Valorisation of wheat residues to polymeric xylan and cellulose – VALOWHEAT

L’extrusion bi-vis sera utilisée afin de diminuer la consommation en réactifs (eau et soude) car elle combine une action mécanique à l’action chimique. Ce projet permettra de comprendre l’influence des conditions opératoires (importance relative des actions mécanique et chimique) sur le transfert de matière mais aussi sur la structure des molécules extraites et leur transfert (diffusivité et coefficient de partage). La purification de l’extrait, qui combine ultrafiltration et chromatographie industrielle étudiera l’influence des interactions solvant/soluté/support sur le transfert de matière (global et individuel), et sur l’efficacité du procédé. Cette étude apportera des corrélations entre structure, coefficient de transfert et efficacité de séparation, ce qui manque actuellement pour le développement des méthodes d’extraction/purification au niveau industriel. La partie isolement s’attachera plus particulièrement à comprendre l’influence de la structure des hémicelluloses sur l’efficacité de leur purification et les propriétés de l’extrait obtenu. Une attention particulière sera attachée à la séparation hémicelluloses/lignines (chromatographie) et hémicelluloses/protéines (ultrafiltration). La purification du résidu en polymères valorisables, cellulose et lignine, sera également étudié avec les méthodes de solubilisation les plus récentes des matériaux lignocellulosiques, dans une démarche du fractionnement le plus complet des ressources agricoles. Ainsi il sera possible d’obtenir des fractions enrichies en hémicelluloses et cellulose, séparées et purifiées, en définissant un procédé qui extrait d’abord les hémicelluloses sous leur forme polymériques, puis qui inclut la purification et la solubilisation de la cellulose. Dans ce projet, la caractérisation de la structure des hémicelluloses sera particulièrement étudiée par l’utilisation de techniques sophistiquées (FT-IR, HPSEC, FFF, HPAEC, RMN liquide- et solide, MS). Comme les propriétés des hémicelluloses dépendent de leur caractéristiques structurales, ce qui inclut la structure primaire (sucres, chaines latérales...) et la caractéristique macromoléculaire (distribution de masse, viscosité…), ce qui nécessite l’utilisation de nombreuses techniques différentes. Cette caractérisation est donc compliquée et demande beaucoup de temps, ce qui limite l’optimisation des procédés de purification. La spectroscopie infra rouge à transformée de fourier (FT-IR) sera étudiée comme méthode rapide de caractérisation de la pureté en hémicellulose mais aussi de leur structure et éventuellement pour caractériser certaines propriétés. L’application des hémicelluloses en tant que films, spécialement en tant qu’agent d’emballage alimentaire, sera évaluée. Les propriétés barrières seront mesurées avec des films d’hémicelluloses et d’hémicelluloses acétylées. Cette approche permettra de définir une analyse de cycle de vie de ce matériau à comparer avec celle du film pétrochimique ayant des propriétés similaires.