Dans les années 90, Meikleham and Pizzi (1994) ont développé la mousse de tanin à travers de l’utilisation d’une résine tannin-formaldéhyde. Le moussage physique est assuré par la chaleur provenant de l’autocondensation de l’alcool furfurylique. Cette chaleur permet l’évaporation de l’éther diéthylique, un solvant à faible température d’ébullition. Suite à ces premières recherches, les mousses à base de tanins ont été et encore sont un sujet de recherche intéressant d’un point de vue écologique (Lacoste et al., 2014a, 2014b; Tondi and Pizzi, 2009).
Les mousses de tanins sont généralement développées suivant un processus de moussage physique. Diffèrentes réactions simultanées rentrent en jeu. L’autocondensation exothermique de l’alcool furfurylique permet l’augmentation de la température, qui permet l’évaporation de l’agent moussant. L’autocondensation des tanins intervient également avec la réaction entre le tanin et l’alcool furfurylique. L’ajout du formaldéhyde permet le durcissement du polymère en formation lors du moussage, augmentant la résistance mécanique de la mousse.
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Depuis la formulation initiale, d’autres formulations de mousses de tanins ont été développées. Diffèrent types de tanins condensés ont été utilisé, comme le mimosa (Acacia mearnsii) (Tondi et al., 2009b), le quebracho (Schinopsis lorentzii et balansae) (Basso et al., 2015; Martinez de Yuso et al., 2014), et le pin (Pinus radiata (Lacoste et al., 2013a) et Pinus pinaster (Lacoste et al., 2014b)). Aussi, les mousses à base de tanins ont été préparés en utilisant différents types de moussage comme le moussage chimique (Basso et al., 2014b), le moussage physique (Basso et al., 2015; Li et al., 2013), les deux ensembles (Li et al., 2012b, 2012a) ou même des formulations sans agent de moussage (Basso et al., 2013a). De plus, des matériaux cellulaires ont également été obtenus par une méthode mécanique (Szczurek et al., 2014). Ensuite, pour améliorer les propriétés des mousses, différents agents de réticulation ont été étudiés dans des conditions acides, telles que le formaldéhyde (Tondi et al., 2009b), d’autres aldéhydes (Lacoste et al., 2013b) ou sans aucun d’entre eux (Basso et al., 2011). Des mousses dans des conditions alcalines ont également été développées (Basso et al., 2014a; Meikleham and Pizzi, 1994).
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4.4.1 Propriétés et applications
L’avantage majeur des mousses de tanins, en dehors du fait qu’elles soient d’origine biosourcée, est leur résistance exceptionnelle au feu (Meikleham and Pizzi, 1994). Les mousses de tanins ont des performances supérieures aux phénoliques, et cela sans ajout des retardateurs de flamme (Celzard et al., 2011). Le temps d’ignition est extrêmement long dans les mousses de tanins. Tondi et al. (2009b) ont mesuré que par un flux da chaleur de 50 kW·m-2, correspondant au flux dégagé lors d’un violent incendie, le temps d’ignition est supérieur à 100s pour les mousses de tanins. A titre comparatif, le temps d’extinction de mousses phénoliques commerciales a été estimé à 6s (Auad et al., 2007).
Les mousses de tanins sont considérés comme d’excellents isolants. Elles peuvent être employées directement à l’intérieur de panneaux en bois pour la construction sans que leur caractère acide affecte le bois (Tondi et al., 2008). Elles possèdent de très faibles conductivités thermiques, qui dépendent bien évidement des formulations mais qui peuvent descendre de 0.035 à 0.040 W·m-1·K-1 (Lacoste et al., 2013a; Li et al., 2013) et qui sont comparables aux mousses d’origine synthétique, et de possèdent de bonnes propriétés mécaniques. De plus, leurs bonnes performances acoustiques les placent comme des potentiels absorbants biosourcés, comparables à ceux disponibles actuellement sur le marché (Lacoste et al., 2015a).
En outre, les mousses à base de tanins peuvent être utilisées afin de dépolluer les eaux usées car ce sont de matériaux poreux qui sont capables d’absorber des ions métalliques (Cu ou Pb). Le type de tanin semble peut influencer la capacité d’absorption mais la structure cellulaire semble en revanche très significative (Tondi et al., 2009a). Ces mousses ont une grande capacité d’absorption des polluants anioniques et cationiques, comme le bleu de méthylène ou les produits pharmaceutiques. Ceci tout en ayant des propriétés comparables aux absorbants commerciaux (Sánchez-Martín et al., 2009, 2011b, 2011a, 2013).
Aussi, les mousses de tanins et phénoliques en général, possèdent une très bonne affinité avec l’eau et les solvants polaires (Tondi et al., 2009b). Ainsi, une application s’est révélée pour les mousses à base de tanins, remplacer les mousses florales synthétiques, généralement phénoliques. Avec cet objectif, il est possible de réaliser des mousses sans solvant, sans formaldéhyde, à porosité complètement ouverte (afin
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d’augmenter leur absorption de liquide) et en utilisant des catalyseurs alcalins (Basso et al., 2013a).
5 La lignine
Après la cellulose, la lignine est la substance organique polymère la plus abondance dans le monde (Fengel and Wegener, 1989). La lignine est un groupe de polymères phénoliques qui confèrent force et rigidité à la paroi cellulaire des plantes. La proportion de lignine varie entre 20-40% selon les espèces de plantes (Fengel and Wegener, 1989). La lignine peut être classée dans trois groupes principaux selon leur origine : les lignines de feuillus, les lignines de résineux et les lignines en provenance d’herbes (récoltes non-arborées ou herbacées) (Buranov and Mazza, 2008).
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La composition de la lignine dépend de surcroît de facteurs, tels son âge et sa localisation dans la paroi cellulaire (Alonso, 2004). La formation de la lignine, sa structure et ses liaisons avec le reste de la paroi cellulaire demeurent difficilement explicables du fait de la grande hétérogénéité de polymères au niveau subcellulaire et le manque de méthode pour l’isolement non destructif de ce polymère (Radotic and Jeremic, 1998).
Figure 29: Les unités de base de la lignine.
La lignine est un polymère de type phénolique avec la présence de phénylpropane et des associations moléculaires bien définies (Jolivet et al., 2001) come l’alcool coniférylique, l’alcool sinapylique et l’alcool p-coumarylique (Figure 29). Ces associations font de la lignine un polymère naturel tridimensionnel comportant de nombreuses ramifications avec une quantité très importante de groupes fonctionnels qui renferment des centres actifs chimiques et biologiques (El Mansouri, 2006).