Mise au Point et Développement de Pâtes de Cellulose à Haut Niveau de Pureté pour l'Industrie Chimique des Dérivés Cellulosiques Benoit Lambert USBB – Tembec R&D Tartas Thèses des bois, CAP SCIENCES, le 30 Janvier 2009

Partenaires du Projet Partenaires Universitaires : Partenaires Financiers : Partenaire Industriel : Usine de Témiscaming (Québec) Usine de Tartas (Landes)

Cellulose de Spécialité - Cellulose à Usage Chimique MCC 85 kT Pâtes de bois 185 MT/an* CELL. MERCERISEE 50 kT ACETATES 655 kT Cellulose de spécialité (33%) Cellulose à usage chimique 4,4MT/an ETHERS 370 kT VISCOSE 150 kT NITROCELL. 140 kT CELLOPHANE 60 kT VISCOSE (FIBRANNE) 340 kT Marché de commodité 67% VISCOSE (RAYONNE) 2540 kT *Production annuelle totale de pâtes de bois

Cellulose - Dérivés Cellulosiques CELLULOSE =POLYMERE du GLUCOSE

Cellulose - Dérivés Cellulosiques Fonctionnalisation des groupes hydroxyles Mise en solution de la cellulose (solvants organiques ou eau)

Matières premières Composition chimique des linters de coton Cellulose 99% Extraits et cendres <1% Composition chimique des linters de coton Lignine, extraits et cendres <1% Cellulose 96% Hémicelluloses 4% Composition chimique d'une pâte de bois pour dérivés cellulosiques

Matières premières Composition chimique des linters de coton Cellulose 99% Extraits et cendres <1% Composition chimique des linters de coton Lignine, extraits et cendres <1% Cellulose 96% Hémicelluloses 4% Composition chimique d'une pâte de bois pour dérivés cellulosiques Composition chimique moyenne du bois Extraits et cendres 5% Cellulose 45% Hémicelluloses 25% Lignine

Intérêts et objectifs du projet Même type de cellulose pour les 3 types de dérivés considérés : Haute pureté, haute blancheur, viscosité contrôlée Marché de niche des dérivés cellulosiques à haute valeur ajoutée Cellulose = polymère naturel, grande disponibilité Matière première renouvelable Objectifs : Mise au point de pâtes de bois de haute pureté Etude fondamentale sur accessibilité et réactivité de la cellulose

Analyses a-cellulose Cellulose dégradée Hémicelluloses Autres analyses : Blancheur : mesurée en % par rapport à une référence Taux de cendres et taux d’extraits Viscosité en solution

Extraction et purification de la cellulose dans les usines TEMBEC CUISSON (ACIDE) BOIS Solubilisation de la lignine Enrichissement en cellulose Contrôle de la viscosité PRE BLANCHIMENT (BASIQUE) BOBINES Contrôle de la blancheur Contrôle de la viscosité BLANCHIMENT (ACIDE) MISE EN FEUILLES SECHAGE

Modification des paramètres de cuisson Amélioration : Modification des paramètres de cuisson CUISSON MODIFIEE 140°C TRES ACIDE pH=1 CUISSON « STANDARD » 149°C ACIDE pH=1,5 PURIFICATION et BLANCHIMENT Lign. Hém. Cellulose 90 120 180 KJ/Mol a-cellulose= 97,5% Cell.dégradée= 1,5% Énergie d’activation de délignification et d’hydrolyse des polysaccharides a-cellulose= 96% Cell. dégradée=3,5%

Modification des paramètres de purification Amélioration : Modification des paramètres de purification BOIS CUISSON (ACIDE) REACTION CHIMIQUE : Contrôle/dégradation Consommation réactifs Pas de recyclage NOUVELLE ETAPE de PURIFICATION PREBLANCHIMENT (BASIQUE) BLANCHIMENT 1 (ACIDE) CONCENTRATION en SOUDE EXTRACTION (BASIQUE) BLANCHIMENT 2 (ACIDE) TEMPERATURE DE REACTION PHENOMENE PHYSIQUE : Action immédiate Moins de dégradation Recyclage des réactifs BLANCHIMENT 3 (BASIQUE)

Modification des paramètres de purification Amélioration : Modification des paramètres de purification BOIS CUISSON (ACIDE) NOUVELLE ETAPE de PURIFICATION PREBLANCHIMENT (BASIQUE) RESULTATS : a-cellulose : 96,7% 98% Cell. dégradée : 1,9% 1,2% BLANCHIMENT 1 (ACIDE) CONCENTRATION en SOUDE EXTRACTION (BASIQUE) BLANCHIMENT 2 (ACIDE) TEMPERATURE DE REACTION BLANCHIMENT 3 (BASIQUE)

Collaboration Université/TEMBEC Étude Rayons X sur taux de cristallinité de la cellulose en fonction des conditions de purification Cellulose II Cellulose I RX Conditions idéales de réaction Réactivité Maximale

Conclusion et perspectives Haut niveau de pureté atteint Mise en évidence des phénomènes physiques/chimiques Mise au point de nouvelles pâtes de cellulose Validation avec tests acétates Application à d’autres usines TEMBEC