Oligolignines fonctionnelles : vers un système de réticulation d'élastomère biosourcé polyvalent et potentiellement réversible – FOLIASTREX

FOLIASTREX vise des procédés verts de transformation de la lignine, issue du procédé Kraft ou autres bioraffineries, en Oligolignine fonctionnelle comme agents de réticulation biosourcés, éventuellement charges, dans la chimie des élastomères.
Liée à l’écologie et l’environnement FOLIASTREX mettra en œuvre des réactions dans l'eau pour donner des Oligolignines fonctionnelles tout en conservant un caractère oligomérique/polymérique. Ceci se fera en deux étapes : 1) dépolymérisation modérée en milieu basique aqueux, sous azote ou air, avec ou sans catalyseur ; 2) fonctionnalisations catalytiques dans l'eau, économique en atomes, de l’hydroxy-Oligolignine vers l’Oligolignine fonctionnelle capable de réagir avec des élastomères insaturés. Celles-ci incluent la thiolation et la télomérisation, la dernière pouvant être suivie d'une isomérisation catalysée vers des doubles liaisons conjuguées. En cas de difficultés, des solutions de repli basées sur une chimie plus conventionnelle sont proposées.
Après caractérisation, ces synthons biosourcés fonctionnels réagiront avec les insaturations des élastomères, par des procédés durables, classiques et sans solvant, pour donner des élastomères réticulés. FOLIASTREX propose la substitution d'agent de réticulation communs comme le peroxyde ou le résol par des agents biosourcés. L’Oligolignine fonctionnelle agit simultanément comme agent de réticulation et charge verte. Ces étapes réactionnelles seront, pour preuve de concept, réalisées dans un mélangeur interne suivi d'une réaction de réticulation par compression sous presse, ou via l'utilisation d'un mélangeur à rouleaux. En fonction de l'Oligolignine utilisée, les réactions de réticulation incluent la réaction thiol-ène, la S8-vulcanisation et la réaction de Diels-Alder. Les matériaux seront caractérisés pour déterminer l'efficacité des réactions de réticulation.
Le succès de l’approche est lié à l'obtention d'une dispersion élevée des nouveaux agents de réticulation dans le matériau élastomère évitant les inhomogénéités souvent constatées qui empêchent d’atteindre les propriétés ciblées dans le cas de l’utilisation de la lignine.
Lié aux enjeux environnementaux et sociétaux, FOLIASTREX anticipera aussi la « fin de vie des élastomères réticulés » en évaluant des voies de réutilisation efficace. De par l'utilisation d'agents de réticulation biosourcés, selon la nature de la réaction de réticulation, deux voies seront évaluées : 1) dégradation sélective sans solvant des cœurs lignine par des procédures chimiques ou physico-chimiques régénérant l'élastomère initial et donnant des produits valorisables de la lignine; ou 2) des réactions de réticulation réversibles redonnant l’élastomère initial et l'Oligolignine fonctionnelle.
En résumé, l'objectif de FOLIASTREX est de concevoir une valorisation verte de la lignine pour préparer des élastomères réticulés, éventuellement chargés, en abordant leurs recyclages. Des méthodologies respectueuses de l'environnement sont prévues. FOLIASTREX comprend toute l'expertise requise de l’extraction de la lignine depuis la liqueur noire ou différentes biomasses, aux élastomères réticulés, en passant par la purification et la modification chimique de la lignine et le développement de procédés à l'échelle du laboratoire. Les analyses ACV et LCC font l'objet d'une tâche dédiée tout au long du projet pour démontrer l'aspect écologique du projet et aider au transfert de technologie vers l'industrie.
A l’issue FOLIASTREX proposera aux industries papetières et bioraffineries une valorisation de la lignine alternative à la combustion et à l'industrie des polymères des voies intéressantes pour une production plus verte de nouveaux élastomères utilisant des agents de réticulation biosourcés avec des cycles de vie améliorés. Nous espérons développer avec succès ce projet afin qu'il représente une percée technologique à la fois dans la valorisation de la lignine et dans la chimie des élastomères réticulés.