Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
La chimie des procédés de fabrication des pâtes lignocellulosiques écrues par cuisson chimique conventionnelle (procédés soude, kraft et bisulfite) ou par cuisson organosolve (solvolyse) est revue dans cet article. Sont décrites les principales réactions conduisant à la dégradation et à la solubilisation de la lignine et les réactions d'hydrolyse des polysaccharides. La nature chimique du substrat principal, le bois, ainsi que celle de ses trois constituants polymériques majoritaires (cellulose, hémicelluloses et lignine), est détaillée. La connaissance de ces mécanismes s'inscrit dans le contexte du développement renforcé des bioraffineries lignocellulosiques, usines produisant des fibres, de l'énergie et des biomatériaux issus de ressources végétales non alimentaires.
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The chemistry of the main conventional pulping processes for producing unbleached lignocellulosic pulps: soda, kraft and bisulfite processes, or organosolv pulping (solvolysis), is reviewed in this paper. The principal reactions in the degradation and solubilization of lignin in the cooking liquor, and the main mechanisms of polysaccharide degradation, are described. The chemical nature of the main substrate, wood, and of its three main macropolymer components (cellulose, hemicelluloses and lignin), are detailed. Knowledge of these mechanisms takes on special importance with the increased development of lignocellulose biorefineries, mills for producing fibers, energy, and biomaterials from non-food sustainable plant resources.
Auteur(s)
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Gérard MORTHA : Professeur des Universités - Laboratoire de Génie des Procédés Papetiers (LGP2 – UMR CNRS 5518), École Internationale du Papier, de la Communication Imprimée et des Biomatériaux, Institut Polytechnique de Grenoble, Université Grenoble-Alpes, Saint Martin d’Hères, France
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Anne-Laurence DUPONT : Docteur ès Sciences, HDR, chercheur au CNRS - Centre de recherche sur la conservation des collections (CRC, USR 3224), Sorbonne Universités, Muséum national d’Histoire naturelle, Ministère de la Culture et de la Communication, CNRS, Paris, France
INTRODUCTION
La chimie des procédés de fabrication des pâtes lignocellulosiques écrues par cuisson chimique conventionnelle (procédés soude, kraft et bisulfite) ou par cuisson organosolve (solvolyse) est revue dans cet article. Sont décrites les principales réactions conduisant à la dégradation et à la solubilisation de la lignine et les réactions d’hydrolyse des polysaccharides. La nature chimique du substrat principal, le bois, ainsi que celle de ses trois constituants polymériques majoritaires (cellulose, hémicelluloses et lignine), est détaillée. La connaissance de ces mécanismes s’inscrit dans le contexte du développement renforcé des bioraffineries lignocellulosiques, usines produisant des fibres, de l’énergie et des biomatériaux issus de ressources végétales non alimentaires.
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MOTS-CLÉS
Mécanismes réactionnels pâtes lignocellulosiques bioraffineries délignification bisulfite et organosolve
KEYWORDS
reaction mechanisms | lignocellulosic pulps | biorefineries | delignification | bisulfite and organosolv pulping
DOI (Digital Object Identifier)
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La cuisson chimique du bois
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2. Composition des fibres papetières : cellulose, hémicelluloses et lignine
2.1 La cellulose
La cellulose est le polymère le plus abondant sur terre. Sa structure est plane et linéaire, constituée d’unités anhydroglucose (AGU), de masse molaire 162 g/mol, liées entre elles par des liaisons de type β-1,4-glycosidique . Son abondance est d’environ 40 à 45 % dans le bois, 80 à 90 % dans les pâtes kraft papetières blanchies, et 92 à 98 % dans les pâtes dites « à dissoudre », produites par purification de pâtes au bisulfite ou de pâtes kraft fabriquées après préhydrolyse acide du bois. Certaines pâtes de plantes annuelles, comme la pâte de linters de coton, ont une pureté en cellulose proche de 100 %.
La structure supramoléculaire de la cellulose est constituée de parties cristallines (cellulose I, état de cristallisation naturel dans le bois et les plantes annuelles, où les chaînes sont en configuration parallèle) et de parties amorphes, régions moins ordonnées accessibles aux solvants ...
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Composition des fibres papetières : cellulose, hémicelluloses et lignine
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VALLETTE (P.), de CHOUDENS (C.) - Le bois, la Pâte, le Papier. - Éditions du Centre Technique du Papier (3e éd.), Grenoble, 1989.
-
(2) - FENGEL (D.), WEGENER (G.) - Wood : chemistry, ultrastructure, reactions. - Editions Walter de Gruyter, Berlin, 1983.
-
(3) - KLEMM (D.), PHILIP (B.), HEINZE (T.), HEINZE (U.), WAGENKNECHT (W.) - Comprehensive Cellulose Chemistry. Volume I. General Principles and Analytical Methods. - Editions Wiley, 1998.
-
(4) - KONDO (T.), TOGAWA (E.), and (R.M.), BROWN (Jr.) - “Nematic Ordered Cellulose” : A concept of glucan chain association. - Biomacromolecules, 2, 2001, pp.1324-1330.
-
(5) - SIXTA (H.), POTTHAST (A.), KROTSCHEK (A.W.) - in Handbook of Pulp, Sixta H. ed., Wiley-VCH Verlag GmbH &&&& Co. - KGaA, 2006, volume 1.
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Portails de la TAPPI http://www.tappi.org/ et de la PAPTAC http://www.paptac.ca/fr, les grandes associations techniques industrielles nord-américaines dans le domaine des pâtes, papiers et cartons – sites majeurs d’information et de documentation industrielle et scientifique : revues spécialisées, e-learning, bookstore et documentation, fiches techniques, séminaires web, ateliers, forum et listes de discussion, actualité industrielle et scientifique.
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