Production de cellulose blanchie à partir de cartons récupérés & recyclés
Le 27 mai 2019, Lucas Dollié a soutenu une thèse de doctorat de l'Université Grenoble Alpes, préparée sous la direction du Professeur Gérard Mortha et de Nathalie Marlin, Maître de Conférences (Grenoble INP-Pagora / LGP2) : ses travaux lui ont permis de présenter les résultats de sa recherche intitulée Concepts et développements pour la production de cellulose blanchie, pure ou oxydée à partir de matière lignocellulosique à recycler.
Le recyclage des papiers et cartons récupérés n'est plus à démontrer : il permet la transformation de la matière en nouveaux matériaux similaires. Riches en matière lignocellulosique, ces cartons récupérés puis recyclés, pourraient remplacer le bois dans la production de produits de plus haute valeur ajoutée. La thèse soutenue par Lucas Dollié fin mai dernier, a ouvert de nouvelles perspectives ; l'auteur, qui a travaillé sous la direction du Professeur Gérard Mortha et de Nathalie Marlin, Maître de Conférences (Grenoble INP-Pagora / LGP2) a exploré le potentiel des procédés existants de délignification, blanchiment et purification appliqués sur des mélanges fibreux simulant la composition de différents cartons, pour la production de pâte papetière blanchie et de pâte à dissoudre, constituée de cellulose purifiée utilisée pour fabriquer des fibres textiles et des bioplastiques.
Le traitement appliqué est composé d'une cuisson Kraft, suivie d'une séquence de blanchiment classique D0-Ep-D1 puis, dans le cas de la production de pâte à dissoudre, d'une purification de type CCE. Les cartons à traiter ayant des compositions fibreuses variables, toute l'étude a été conduite sur des mélanges fibreux modèles, composés de fibres de pâte Kraft écrue et de pâte mécanique. Dans tous les cas, des pâtes blanchies ont été produites, avec toutefois certains inconvénients : degré de polymérisation de la cellulose assez bas, en dessous des standards des pâtes papetières ; certaines pâtes sont difficiles à purifier. De plus, il s'avère que la qualité du produit final, les performances des procédés et leur impact environnemental dépendent très largement de la composition fibreuse du mélange. Enfin, le traitement d'un carton industriel a révélé que les charges minérales contenues dans le matériau limitent sa revalorisation.
La faible qualité des pâtes blanchies à usage papetier a conduit à tester une autre voie de valorisation : la production de cellulose oxydée pour nanofibrilles de cellulose (NFC). Un nouveau procédé de pré-oxydation pour les pâtes Kraft écrue a été développé : il combine blanchiment et oxydation du substrat dans un stade unique en utilisant le catalyseur TEMPO et des agents oxydants classiquement employés dans les lignes de production de fibres. Des NFC de qualité équivalente à celles produites à partir de pâte blanchie pré-oxydée par le système TEMPO/NaClO/NaBr ont ainsi été obtenues.