Bibliographie & annexes
Présentation
English
Auteur(s)
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Alain CELZARD : Docteur de l'université Henri-Poincaré, Nancy 1 - Professeur à l'ENSTIB – université de Lorraine, à l'institut Jean Lamour – UMR CNRS 7198 et à l'institut universitaire de France
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Vanessa FIERRO : Docteur de l'université de Saragosse (Espagne) - Chargée de recherches au CNRS et à l'institut Jean Lamour – UMR CNRS 7198
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Antonio PIZZI : Docteur de l'université de Rome (Italie) - PhD, université de l'OFS (Afrique du Sud), - D.Sc., université de Stellenbosch (Afrique du Sud) - Professeur à l'ENSTIB – université de Lorraine et au LERMAB – EA 4370
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Cet article traite des matériaux poreux multifonctionnels récemment mis au point à partir de ressources végétales. Après de brefs rappels sur l'importance industrielle des matériaux poreux, sur l'intérêt de les concevoir à partir du bois et des différentes substances présentes dans la biomasse lignocellulosique, nous présentons des mousses et des gels hautement poreux dérivés de tannin, lignine ou cellulose. Nous traitons ensuite le cas des solides carbonés dérivés de mousses et de gels, ainsi que du bois lui-même. Les applications potentielles de ces nouveaux matériaux sont décrites, toutes liées aux deux domaines d'importance majeure que sont l'énergie et l'environnement.
The present article deals with multifunctional porous materials recently developed from vegetable resources. After some brief reminders about the industrial importance of porous materials, the interest of preparing them from wood and other substances present in lignocellulosic biomass, highly porous foams and gels derived from tannin, lignin or cellulose are presented. The case of porous solids derived from foams and gels, and from wood itself as well, is treated next. Potential applications of all these new materials are described, all related to the key domains that are energy and environment.
bois, matériaux poreux, mousses, aérogels, matériaux carbonés, énergie et environnement
wood, porous materials, foams, aerogels, carbonaceous materials, energy and environment
Domaine : Chimie des matériaux
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Moussage, gélification, pyrolyse, activation physique ou chimique
Domaines d'application : Énergie et environnement
Principaux acteurs français : Institut Jean Lamour – UMR CNRS 7198 ; LERMAB – EA 4370
Pôles de compétitivité : Fibres Grand Est
Centres de compétence :
Industriels : SilvaChimica, fournisseur de tannins
Autres acteurs dans le monde :
Contact : [email protected]
Les travaux relatés ici ont valu à Alain Celzard sa nomination à l'Institut universitaire de France en 2010 en tant que membre junior, ainsi que le 1er Prix régional du Chercheur 2011, décerné par la région Lorraine en février 2012.
L'expertise technique et scientifique de référence
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Mousses solides
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2. Principaux constituants du bois
2.1 Éléments d'anatomie du bois
Le bois est un matériau poreux, complexe, de nature lignocellulosique. Il est constitué de la juxtaposition de ses cellules mortes, devenues creuses pour conduire la sève, et rigides pour assurer le soutien de l'arbre et lui permettre d'atteindre des hauteurs parfois considérables. La composition est donc celle de ses parois de cellules, qui présentent plusieurs couches distinctes en termes de structure et de composition. La figure 1 illustre la structure de la paroi cellulaire du bois. La sous-couche dite « S2 » de la paroi secondaire est la plus épaisse et la plus riche en cellulose. Les chaînes de cellulose y sont organisées en hélice présentant un angle de désorientation faible, dit « angle microfibrillaire », par rapport à l'axe de la cellule. Cette couche S2 est donc dotée de propriétés mécaniques élevées qui rendent compte du comportement macroscopique du bois.
HAUT DE PAGE2.2 Biopolymères du bois
Les couches constitutives des cellules sont composites, en ce que des fibrilles de cellulose sont orientées en spirale autour de l'axe de la fibre et sont immobilisées dans une matrice constituée en première approximation de lignines et d'hémicelluloses. Dans un tel composite, la cellulose est le polymère linéaire qui sert de renfort, alors que la matrice est à base de polymères ramifiés de structure complexe, laquelle diffère non seulement selon les essences, mais aussi selon la zone de la paroi de cellule dans laquelle elle est prélevée. C'est aussi la raison pour laquelle les termes « lignines » et « hémicelluloses » sont souvent utilisés au pluriel.
Ces trois...
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Principaux constituants du bois
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - SING (K.S.W.), EVERETT (D.H.), HAUL (R.A.W.), MOSCOU (L.), PIEROTTI (R.A.), ROUQUEROL (J.), SIEMIENIEWSKA (T.) - Reporting physisorption data for gas/solid systems with special reference to the determination of surface area and porosity (Recommendation 1984). - Pure Appl. Chem., 57(4), p. 603-619 (1985).
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(2) - BIDLACK (J.), MALONE (M.), BENSON (R.) - Molecular structure and component integration of secondary cell walls in plants. - Proceedings of the Oklahoma Academy of Science, 72, p. 51-56 (1992).
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(3) - TONDI (G.), ZHAO (W.), PIZZI (A.), DU (G.), FIERRO (V.), CELZARD (A.) - Tannin-based rigid foams : a survey of chemical and physical properties. - Biores. Technol., 100, p. 5162-5169 (2009).
-
(4) - ZHAO (W.), PIZZI (A.), FIERRO (V.), DU (G.), CELZARD (A.) - Effect of composition and processing parameters on the characteristics of tannin-based rigid foams. Part I : cell structure. - Mat. Chem. Phys., 122, p. 175-182 (2010).
-
(5) - GIBSON (L.J.), ASHBY (M.F.) - Cellular solids : structure and properties. - 2nd ed. Cambridge Solid State Press, Cambridge University Press (1997).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Essais de réaction au feu – Débit calorifique, taux de dégagement de fumée et taux de perte de masse – Partie 1 : Débit calorifique (méthode au calorimètre conique) - ISO/CD 5660-1 - 1993
-
Standard test method for determining material ignition and flame spread properties - ASTM E1321-97a -
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Determination of the emission of volatile organic compounds an aldehydes for building products – Small chamber method - JIS A 1901 - 2003
ANNEXES
Composizione per la fabbricazione di un materiale espanso a base di tannini, materiale espanso da essa ottenibile, e relativo procedimento di fabbricazione. Brevet italien, déposé le 21/07/2011 sous le no TO2011A000656
Mousses rigides à base de tanins de type procyanidine ou prodelphinidine et leur procédé de préparation. Brevet français, déposé le 23/08/2011 sous le no 11/025821. Extension déposée le 2/08/2012 sous le no PCT/FR2012/051828.
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