Production de particules chargées et de nanocelluloses à partir de coproduits de l’industrie agro-alimentaire : application potentielle dans les revêtements actifs ou les films PLA – ByProdAct

Selon le plan d'action pour une nouvelle économie circulaire de la Commission européenne, la circularité est un besoin essentiel d'une transformation en profondeur de l'industrie pour tendre vers la neutralité climatique et la compétitivité à long terme. Elle peut permettre des économies substantielles de matériaux tout au long des chaînes de valeur et des processus de production, générer de la valeur ajoutée et ouvrir des opportunités économiques. Ce projet, parfaitement en phase avec les principes de l'économie circulaire, propose une utilisation alternative des sous-produits issus de l'industrie agroalimentaire, tels que le raisin, l'artichaut, la carotte et le café, qui seraient pour la plupart simplement éliminés. L'objectif principal est de produire des matériaux à haute valeur ajoutée à partir de ces sous-produits : des composés actifs et des nanocelluloses. Deux utilisations principales de ces nouveaux matériaux seront étudiées, le bio-enrobage des fruits et l'incorporation sur un film biodégradable. En effet, des études menées par l'équipe FZEA ont montré que les fruits enrobés de nanoparticules chargées en principes actifs se conservent mieux que ceux enrobés de nanoparticules vides. Parmi les principales applications de la nanocellulose, il faut souligner le renforcement des films. L'acide polylactique (PLA) est un polymère biodégradable dérivé de sources renouvelables et disponible dans le commerce. Néanmoins, certains inconvénients des films PLA empêchent sa pleine acceptabilité sur le marché (fragilité, faible ductilité, propriétés insatisfaisantes de barrière à la vapeur d'eau/oxygène). L'ajout des nanocelluloses produites dans ce projet sera testé comme renfort dans les matrices PLA pour améliorer leurs propriétés.

L'ambition de ce projet est de combiner les compétences des équipes bilatérales dans des domaines très complémentaires : FZEA-Embrapa, prétraitement de sous-produits de l'industrie agroalimentaire et production de nanocelluloses faiblement purifiées ; SayFood, production de films nano-chargés (pour application médicale, cosmétique ou alimentaire), étude des propriétés barrières/structure des films; LGPM : expertise sur la mesure et la modélisation du transfert d'eau à travers les bioproduits.

Les objectifs spécifiques de cette étude sont : i) l'extraction de composés actifs extraits de sous-produits et leur encapsulation dans des particules à base de chitosan ; ii) la production et la caractérisation de nanocelluloses avec différents degrés de lignines obtenues à partir de sous-produits fibreux/résidus d'extraction par hydrolyse enzymatique et traitements mécaniques ; iii) l'application de particules chargées et de nanocelluloses pour des revêtements et la fonctionnalisation et le renforcement de films PLA, respectivement et iv) la modélisation prédictive et l'évaluation du cycle de vie comme outils de conception.

La pertinence de cette étude repose sur l'importance i) de maîtriser les méthodes de traitement des sous-produits et ii) de mieux comprendre les interactions des matériaux étudiés pour améliorer ses applications technologiques.