Optimisation du prétraitement par explosion à la vapeur des coproduits de la transformation industrielle du bois d'okoumé : vers une valorisation des hémicelluloses - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 2022

Optimization of the pretreatment by steam explosion of co-products of the industrial transformation of okoumé wood : towards a valorization of hemicelluloses

Optimisation du prétraitement par explosion à la vapeur des coproduits de la transformation industrielle du bois d'okoumé : vers une valorisation des hémicelluloses

Abstract

The present study is part of the general context of the valorization of the co-products of the wood sector of the Congo Basin in general, and of Aucoumea klaineana Pierre (Okoumé) from Gabon in particular. It is particularly interested in the development of extraction processes and the structural analysis of hemicelluloses, whose large-scale valorization has often been hindered by the use of aggressive treatments during their extraction. The work reported focuses first on the recovery, by precipitation, of hemicelluloses from sapwood and heartwood of okoumé, based on the steam explosion (SE) process. Then, the study was oriented towards the production of hemicelluloses by membrane filtration of okoumé steam explosion hydrolysates. Finally, an approach, which combines SE before or after sequential extraction in basic and/or bleaching media, was applied to extract okoumé hemicelluloses. Analytical characterizations of the hemicelluloses showed an extraction selectivity by EM, depending on the applied treatment parameters (biomass, temperature, duration and pH). Impregnation in basic medium (NaOH), followed by SE and precipitation with ethanol, produced high molecular weight glucuronoxylans (GX, Mw = 65-100 KDa). However, impregnation in neutral medium followed by SE and ethanol precipitation favored coextraction of GX and highly acetylated glucomannans (GM). Furthermore, fractionation of the aqueous okoume SE effluent by diafiltration with a 10 kDa membrane allowed efficient separation of hemicelluloses based on their molecular weights and degrees of acetylation. Finally, it was shown that a bleaching step before SE increased the accessibility of the lignocellulosic substrate.
La présente étude s'inscrit dans le contexte général de la valorisation des coproduits de la filière bois du bassin du Congo en général, et d'Aucoumea klaineana Pierre (okoumé) du Gabon en particulier. Elle s'intéresse singulièrement au développement des procédés d'extraction et à l'analyse structurale des hémicelluloses, dont la valorisation à grande échelle a souvent été freinée par l'usage des traitements agressifs lors de leur extraction. Les travaux rapportés se focalisent premièrement sur la récupération, par précipitation, des hémicelluloses d'aubier et du bois de cœur d'okoumé, en se basant sur le procédé d'explosion à la vapeur (SE). Ensuite, l'étude s'est orientée vers la production des hémicelluloses par filtration membranaire des hydrolysats d'explosion à la vapeur d'okoumé. Enfin, une approche, qui combine une SE avant ou après une extraction séquentielle en milieu basique et/ou blanchiment, a été appliquée pour extraire les hémicelluloses d'okoumé. Les caractérisations analytiques des hémicelluloses ont montré une sélectivité d'extraction par SE, en fonction des paramètres de traitement appliquées (biomasse, température, durée et pH). Une imprégnation en milieu basique (NaOH), suivie d'une SE et d'une précipitation à l'éthanol, a produit des glucuronoxylanes de masse moléculaire élevée (GX, Mw = 65-100 KDa). Cependant, une imprégnation en milieu neutre suivie d'une SE et d'une précipitation à l'éthanol a favorisé une coextraction des GX et des glucomannanes (GM) fortement acétylés. Par ailleurs, le fractionnement de l'effluent aqueux de SE d'okoumé par diafiltration avec une membrane de 10 kDa a permis une séparation efficace des hémicelluloses en fonction de leurs poids moléculaires et de leurs degrés d'acétylation. Enfin, il a été montré qu'une étape de blanchiment avant le SE a augmenté l'accessibilité du substrat lignocellulosique.
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Cite

Errol Mougnala Moukagni. Optimisation du prétraitement par explosion à la vapeur des coproduits de la transformation industrielle du bois d'okoumé : vers une valorisation des hémicelluloses. Sciences de l'ingénieur [physics]. Université de Lorraine, 2022. Français. ⟨NNT : 2022LORR0090⟩. ⟨tel-03855980⟩
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