Polymère le plus abondant sur notre planète, la cellulose se caractérise par une diversité de formes tant par ses différentes origines que par les procédés de raffinage utilisés.
La cellulose produite par purification et le coton contiennent toujours quelques résidus chimiques et leurs propriétés dépendent de l’origine de la matière première utilisée. La cellulose bactérienne est une cellulose très pure et standardisée mais plus difficile à obtenir, c’est pourquoi, au vue de notre problématique, il apparaît que le choix d’une cellulose régénérée est le plus pertinent tant en termes de reproductibilité que de pureté.
L’eau adsorbée dans la cellulose modifie ses propriétés, aux niveaux macroscopique et microscopique. Selon le type d’eau (« free water », « freezing bound water », « non freezing bound water »), la température et l’acidité du milieu, on observe la désorption et/ou la production de molécules d’eau qui peuvent réagir avec le TiCl4 et influencer la synthèse du TiO2.
Connue depuis des années, la pyrolyse de la cellulose est un traitement thermique complexe, plus proche de la calcination que l’intuition ne le laisse penser, puisque le processus est le même : dans le cas d’une présence de gaz oxydant, ce sont les produits de la pyrolyse qui s’oxydent. La bibliographie sur ce sujet nous permet ainsi de mieux comprendre les produits de calcination et pyrolyse.
Pour conserver un maximum de solide (chars), il est conseillé d’adopter une vitesse de chauffe lente et une cellulose bien cristallisée. La température finale de traitement thermique, quant à elle, dépendra du compromis entre un carbone plus pur associé à une grande perte de matière et un composé carboné plus proche de la cellulose initiale associé à une conservation de propriétés mécaniques pour le support fibreux utilisé.
75 Références bibliographiques
[1] D. Klemm, B. Heublein, H.-P. Fink, A. Bohn, Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 3358-3393.
[2] M. T. Postek, A. Vladar, J. Dagata, N. Farkas, B. Ming, R. Wagner, A. Raman, R. J. Moon, R. Sabo, T. H. Wegner, J. Beecher, Meas. Sci. Technol. 2011, 22, 024005.
[3] http://nutrition.jbpub.com/resources/chemistryreview9.cfm , (consulté en mai 2016)
[4] R. E. Quiroz-Castaneda, J. L. Folch-Mallol, « Hydrolysis of Biomass Mediated by Cellulases for the Production of Sugars », Chapitre 6 dans « Sustainable Degradation of Lignocellulosic Biomass - Techniques, Applications and Commercialization » édité par ted by A. K. Chandel et S. S. da Silva, InTech, Rijeka, Croatie, 2013.
[5] E. G. Koukios, G. N. Valkanas, Ind. Eng. Chem. Prod. RD 1982, 21, 309-314. [6] V. MamLeev, S. Bourbigot, J. Yvon, J. Anal. Appl. Pyrolysis 2007, 80, 151-165.
[7] P. J. Wakelyn, N. R. Bertonier, A. D. French, D. P. Thibodeaux, B. A. Triplett, M.-A. Rousselle, W. R. Goynes, J. J. V. Edwards, L. Hunter, D. D. McAlister, G. R. Gamble, in Cotton Fiber Chemistry and Technology , CRC Press, Boca Raton, USA, 2010.
[8] O. L. Galkina, A. Sycheva, D. Blagodatskiy, G. Kaptay, V. L. Katanaev, G. A. Seisenbaeva, V. G. Kessler, A. V. Agafonov, Surf. Coat. Technol. 2014, 253, 171-179.
[9] A. P. Mathew, K. Oksman, M. Sain, J. Appl. Polym. Sci. 2005, 97, 2014-2025.
[10] C. Davies, C. Hardy, http://core.materials.ac.uk/search/detail.php?id=2639 (consulté en décembre 2014).
[11] J. M. Michel, http://www.societechimiquedefrance.fr/IMG/pdf/a_2_210_000.vfx2_sav.pdf (consulté en avril 2015).
[12] A. Michud, B. Giustini, http://cerig.pagora.grenoble-inp.fr/memoire/2010/fibre-cellulose-textile.htm#map-cellulose-textile_plan (consulté en août 2015).
[13] M. Spinu, Thèse de doctorat, Ecole des Mines de Paris, France, 2010.
[14] CIRFS, http://www.cirfs.org/ManmadeFibres/ProductandProductionProcess.aspx (consulté en août 2016).
[15] S. Liu, X. Luo, J. Zhou, « Magnetic Responsive Cellulose Nanocomposites and Their Applications », Chapitre 6, dans « Cellulose - Medical, Pharmaceutical and Electronic Applications », édité par Theo van de Ven et Louis Godbout, InTech, Rijeka, Croatie, 2013.
[16] Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Lyocell (consulté en août 2016).
[17] MadeHow-Website, http://www.madehow.com/Volume-5/Lyocell.htmL (consulté en août 2016).
[18] A. Rejsek, J. B. Petry, http://cerig.pagora.grenoble-inp.fr/memoire/2013/bioraffinerie-usine-pate-papier.htm (consulté en avril 2015).
[19] http://cerig.pagora.grenoble-inp.fr/ICG/Dossiers/Papier/chap2-fab.htmL (consulté en aout 2016).
[20] D. Klemm, F. Kramer, S. Moritz, T. Lindström, M. Ankerfors, D. Gray, A. Dorris, Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 5438-5466.
[21] A. Gandini, Macromolecules 2008, 41, 9491-9504. [22] A. O'Sullivan, Cellulose 1997, 4, 173-207.
[23] Y. Habibi, L. A. Lucia, O. J. Rojas, Chem. Rev. (Washington, DC, U. S.) 2010, 110, 3479-3500. [24] P. Zugenmaier, Prog. Polym. Sci. 2001, 26, 1341-1417.
[25] A. N. Prusov, S. M. Prusova, A. G. Zakharov, Russ. Chem. Bull. 2014, 63, 1926-1945.
[26] M. Poletto, J. Z. Ademir, P. Vinicios, « Structural Characteristics and Thermal Properties of Native Cellulose », chapitre 2 dans « Cellulose - Fundamental Aspects", édité par Theo van de Ven et Louis Godbout, InTech, Rijeka, Croatie, 2013.
[27] L. Johnson, W. Thielemans, D. A. Walsh, Green Chem. 2011, 13, 1686-1693. [28] A. French, M. Santiago Cinton, Cellulose 2013, 20, 583-588.
[29] E. Dinand, M. Vignon, H. Chanzy, L. Heux, Cellulose 2002, 9, 7-18. [30] J. Scheirs, G. Camino, W. Tumiatti, Eur. Polym. J. 2001, 37, 933-942.
76
[32] J. W. Rowen, R. L. Blaine, Ind. Eng. Chem. Res. 1947, 39, 1659-1663. [33] I. G. Raftoyiannis, Open Journal of Composite Materials 2012, 2, 31-39.
[34] R. J. Moon, A. Martini, J. Nairn, J. Simonsen, J. Youngblood, Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 3941-3994.
[35] K. Spence, R. Venditti, O. Rojas, Y. Habibi, J. Pawlak, Cellulose 2010, 17, 835-848.
[36] T. R. Stumpf, R. A. N. Pertile, C. R. Rambo, L. M. Porto, Mater. Sci. Eng., C 2013, 33, 4739-4745. [37] G. Guhados, W. Wan, J. L. Hutter, Langmuir 2005, 21, 6642-6646.
[38] T. Hatakeyama, K. Nakamura, H. Hatakeyama, Thermochim. Acta 2000, 352-353, 233-239. [39] A. Henry, S. Plumejeau, L. Heux, N. Louvain, L. Monconduit, L. Stievano, B. Boury, ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 14584–14592.
[40] M. F. Froix, R. Nelson, Macromolecules 1975, 8, 726-730.
[41] D. Van Den Reyden, Journal of the American Institute for Conservation 1992, 31, 117-138. [42] S. Heikkinen, L. Alvila, T. T. Pakkanen, T. Saari, P. Pakarinen, J. Appl. Polym. Sci. 2006, 100, 937-945.
[43] K. Nakamura, T. Hatakeyama, H. Hatakeyama, Text. Res. J. 1981, 51, 607-613. [44] R. A. Nelson, J. Appl. Polym. Sci. 1977, 21, 645-654.
[45] R. Tanaka, T. Hatakeyama, H. Hatakeyama, Macromol. Chem. Phys. 1997, 198, 883-898. [46] H. Hatakeyama, T. Hatakeyama, Thermochim. Acta 1998, 308, 3-22.
[47] A.-M. Olsson, L. Salmen, Carbohydr. Res. 2004, 339, 813-818. [48] L. Fang, J. Catchmark, Cellulose 2014, 21, 3951-3963.
[49] A. N. Kouame, R. Masson, D. Robert, N. Keller, V. Keller, Catal. Today 2013, 209, 13-20. [50] S. Julien, E. Chornet, R. P. Overend, J. Anal. Appl. Pyrolysis 1993, 27, 25-43.
[51] F. Shafizadeh, A. G. W. Bradbury, J. Appl. Polym. Sci. 1979, 23, 1431-1442. [52] A. Khelfa, Thèse de doctorat, Université Paul Verlaine, Metz, France, 2004.
[53] Y.-C. Lin, J. Cho, G. A. Tompsett, P. R. Westmoreland, G. W. Huber, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 20097-20107.
[54] M. J. Antal, G. Varhegyi, E. Jakab, Ind. Eng. Chem. Res. 1998, 37, 1267-1275. [55] M. V. Ramiah, J. Appl. Polym. Sci. 1970, 14, 1323-1337.
[56] F.-X. Collard, J. Blin, Renew. Sust. Energ. Rev. 2014, 38, 594-608.
[57] I. Pastorova, R. E. Botto, P. W. Arisz, J. J. Boon, Carbohydr. Res. 1994, 262, 27-47. [58] J. J. Boon, I. Pastorova, R. E. Botto, P. W. Arisz, Biomass. Bioenerg. 1994, 7, 25-32. [59] H. Yang, R. Yan, H. Chen, D. H. Lee, C. Zheng, Fuel 2007, 86, 1781-1788.
[60] Q. Lu, X.-c. Yang, C.-q. Dong, Z.-f. Zhang, X.-m. Zhang, X.-f. Zhu, J. Anal. Appl. Pyrolysis 2011, 92, 430-438.
[61] A. G. Dumanli, A. Windle, J. Mater. Sci. 2012, 47, 4236-4250.
[62] K. Bru, J. Blin, A. Julbe, G. Volle, J. Anal. Appl. Pyrolysis 2007, 78, 291-300. [63] I. Pastorova, P. W. Arisz, J. J. Boon, Carbohydr. Res. 1993, 248, 151-165.
[64] D. Shen, R. Xiao, H. Zhang, S. Gu, The Overview of Thermal Decomposition of Cellulose in Lignocellulosic Biomass, 2007.
[65] V. Agarwal, P. J. Dauenhauer, G. W. Huber, S. M. Auerbach, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14958-14972.
[66] J. Huang, C. Liu, S. Wei, X. Huang, H. Li, J. Mol. Struct. Theochem 2010, 958, 64-70. [67] C. Liu, J. Huang, X. Huang, H. Li, Z. Zhang, Comp. Theor. Chem 2011, 964, 207-212. [68] Y. Zhang, C. Liu, H. Xie, J. Anal. Appl. Pyrolysis 2014, 105, 23-34.
[69] M. S. Mettler, A. D. Paulsen, D. G. Vlachos, P. J. Dauenhauer, Catal. Sci. Tech 2014, 4, 3822-3825. [70] X. Bai, P. Johnston, R. C. Brown, J. Anal. Appl. Pyrolysis 2013, 99, 130-136.
[71] X. Bai, R. C. Brown, J. Anal. Appl. Pyrolysis 2014, 105, 363-368.
[72] F. Ronsse, X. Bai, W. Prins, R. C. Brown, Environ. Prog. Sustain. Energy 2012, 31, 256-260.
[73] P. R. Patwardhan, D. L. Dalluge, B. H. Shanks, R. C. Brown, Bioresour. Technol. 2011, 102, 5265-5269.
77