Applications industrielles des fibres lignocellulosiques phosphorylées

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Depuis plusieurs années, mon équipe a développé un axe de recherche important sur les applications des molécules de la famille des esters de phosphate dans le domaine de la fabrication des matériaux lignocellulosiques. Récemment, ces travaux ont débouché sur la mise au point d'un procédé permettant d'obtenir des fibres phosphorylées avec un niveau important de phosphore se traduisant par des degrés de substitution en phosphate sur la cellulose supérieurs à 2. L'originalité de ce procédé réside dans le fait qu'il n'affecte pas la structure des fibres, notamment leur longueur, comme c'est le cas avec les méthodes traditionnelles de phosphorylation. Par conséquent, toute une série d'applications nouvelles sont maintenant envisageables pour ces fibres phosphorylées. En effet, les fibres phosphorylées sont ignifuges, possèdent une bonne capacité d'échange ionique et, lorsque greffée sous forme d'ester de phosphate, peuvent entrer dans la fabrication de matériaux possédant une très faible énergie de surface (par exemple des surfaces antiadhésives). ****L'application visée consiste donc dans un matériel filtrant autoportant composé uniquement de fibres phosphorylées et pouvant s'intégrer dans un système de traitement de différents types d'effluents ou de procédés industriels. L'enlèvement des substances ioniques est possible grâce à la présence des groupements phosphates sur la fibre phosphorylée tandis que les substances organiques peuvent être adsorbées sur la cellulose ou la chaine alkyle de l'ester de phosphate selon leur polarité. Par exemple, plusieurs ions métalliques possèdent une grande affinité pour le groupement phosphate, notamment les formes oxydées de l'uranium, ce qui ouvre la voie à des applications dans le domaine de l'énergie nucléaire. Le caractère autoportant du matériel sera obtenu à l'aide de la technique de réticulation des fibres basée sur la réaction de « click chemistry » que nous avons mise au point en collaboration avec l'équipe du Laboratoire de Chimie des Substances Naturelles de l'Université de Limoges. Cette réticulation sélective des fibres permet de consolider significativement le réseau fibreux et de le rendre résistant à l'eau et à l'humidité, rendant ainsi possible les applications en phase aqueuse.****La réaction de click chemistry est aussi propice à la fixation d'autres groupements fonctionnels sur les fibres. Nous proposons donc d'intégrer des molécules de la famille des porphyrines sur les fibres phosphorylées afin de leur conférer un caractère bioactif. Pour cette application, nous proposons d'utiliser les fibres phosphorylées pour lesquelles la chaine alkyle de l'ester de phosphate est largement retenue dans la structure finale. ***Tous ces procédés respectent le plus possible les critères de la chimie verte tant du point de vue de leur fabrication que de leur fin de vie.**