Etude morphologique de matériaux biosourcés en vue d’applications industrielles

Tatiana BUDTOVA et Suzanne JACOMET
CEMEF – MINES-PARISTECH, Sophia-Antipolis

 Les polymères sont devenus incontournables dans notre vie quotidienne. Ils sont en majorité encore élaborés à partir du pétrole. Face à une diminution des ressources pétrolières et à une prise de conscience par les populations de l’impact des matériaux plastiques sur notre environnement, le contexte de « développement durable » est apparu entrainant une politique de valorisation de la biomasse. Celle-ci se base sur les principes suivants : le respect de l’environnement et des hommes, la réduction des déchets et des matières polluantes, le remplacement partiel ou total des dérivés pétrochimiques par des ressources renouvelables et le développement de nouveaux matériaux avec de nouvelles fonctions. Les matériaux biosourcés reçoivent un intérêt grandissant auprès du monde académique et industriel.
Deux axes de recherche seront présentés :
1)    Les Bio-aérogels comme nouvelle génération de super-isolants thermique.
La cellulose et la pectine sont utilisées comme matière première et les aérogels sont obtenus par leur dissolution, gélification, coagulation et séchage en condition supercritiques. La structure poreuse a été caractérisée et corrélée avec les propriétés thermiques. Les aérogels à base de pectine ont la conductivité thermique plus faible que l’air grâce à la nanostructuration de la matrice.
2)    Compréhension et amélioration de propriétés des bioplastiques.
Les polymères thermoplastiques comme PLA (acide polylactique) obtenu à partir de glucose, PHA (polyhydroxyalcanoate) produit par certains microorganismes à partir de sources carbonées et les dérivées de cellulose (cellulose acétate butyrate, CAB) ont beaucoup de potentiel pour remplacer les polymères issus du pétrole, ou encore pour être utilisé dans le domaine biomédical (implant vasculaire, fils de suture, vis broches, ligaments artificiels). Après élaboration des mélanges, la dispersion d’une phase dans l’autre, la distribution de tailles des nodules, la surface de contacts entre différents composants ont été évalués et corrélés avec les propriétés mécaniques. Par exemple, la transition fragile->ductile de CAB a été obtenue en contrôlant la taille de phase dispersée et la distance entre les nodules.

Remerciements : les études sur les bio-aérogels sont effectuées dans le cadre de projets ANR « Carbocel » et « Nanocel », et en collaboration avec le centre PERSEE de MINES ParisTech. Les travaux sur les bioplastiques sont réalisés dans le cadre de la Chaire Industrielle Bioplastiques soutenue par Arkema, L’Oréal, Nestlé, PSA Peugeot Citroën et Schneider Electric. Les résultats présentés sont issus des thèses de : Cyrielle RUDAZ, François BESSON, Thibaut GERARD et Romain SESCOUSSE.