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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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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
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Contexte
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5. Glossaire
Équivalent redox ou acido-basique ; redox or acid-base equivalent
1 équivalent redox ou 1 équivalent acido-basique correspond à 1 mole de particules échangeables (électrons, ions hydronium ou hydroxyde) lors d’une réaction d’oxydo-réduction ou acido-basique mettant en jeu un composé déterminé du milieu réactionnel ayant les propriétés suivantes : oxydant, réducteur, acide ou base.
Équivalent-gramme d’un composé chimique ; gram per equivalent of a chemical compound
1 équivalent gramme d’un composé chimique est égal au poids de composé échangeant 1 équivalent redox ou acido-basique lors d’une réaction d’oxydo-réduction ou acido-basique déterminée. L’unité est le gramme/équivalent.
Exemples en chimie papetière :
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le poids de l’équivalent-gramme de NaOH est de 40 g, car ce composé de masse molaire 40 g échange 1 équivalent basique par mole ;
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le poids de l’équivalent-gramme de Na2S est de 39 g, car ce composé de masse molaire 78 g échange 2 équivalents basiques par mole ;
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le poids de l’équivalent-gramme d’iodate de potassium (KIO3) est de 35,67 g, car ce réactif oxydant, de masse molaire 214 g, échange 6 équivalents redox par mole (réactif utilisé pour le titrage des solutions de thiosulfate de sodium par iodométrie lors de l’essai d’indice kappa).
Solution normale (1 N) d’un composé chimique ; Normal solution (1N)
La normalité d’une solution correspond à la concentration de cette solution exprimée en termes de pouvoir oxydo-réducteur ou acido-basique, dont l’unité est l’équivalent par litre. Une solution normale (1 N) est une solution qui échange 1 équivalent par litre de solution lors de réactions d’oxydo-réduction ou acido-basiques correspondant à un ou plusieurs composés déterminés contenus dans cette solution.
Exemples en chimie papetière :
-
l’ion permanganate
est un oxydant qui échange...
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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.
Portails de l’ATIP, l’Association Technique de l’Industrie Papetière française http://www.atip.asso.fr/, et de la COPACEL, l’Union Française des Industries des Papiers, Cartons et Cellulose http://www.copacel.fr/fr. Une revue spécialisée (revue ATIP), séminaires, web, ateliers, formation, actualité et information technico-scientifique et industrielle.
Portails du CTP, Centre Technique du Papier http://www.webctp.com/, et du FCBA, Centre technique Forêt, Bois, Construction et Ameublement http://www.fcba.fr/. Documentation et laboratoires spécialisés, essais pilotes, analyses, formation professionnelle.
Portail de PAGORA http://pagora.grenoble-inp.fr/, école Internationale du Papier, de la Communication Imprimée et des Biomatériaux – école d’ingénieurs du groupe Institut Polytechnique de Grenoble, membre de l’Université Grenoble-Alpes. Pagora est la seule école française dispensant les enseignements spécialisés de la filière...
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