La nanocellulose est un terme désignant la cellulose nanostructurée. Il peut s’agir de nanofibres de cellulose (FCN), également appelées cellulose microfibrillée (MFC), cellulose nanocristalline (NCC ou CNC), ou nanocellulose bactérienne, qui fait référence à la cellulose nanostructurée produite par des bactéries.

Le CNF est un matériau composé de fibrilles de cellulose nanométriques avec un rapport d’aspect élevé (rapport longueur / largeur). Les largeurs de fibrilles typiques sont de 5 à 20 nanomètres avec une large gamme de longueurs, typiquement plusieurs micromètres. Il est pseudo-plastique et présente une thixotropie, la propriété de certains gels ou fluides qui sont épais (visqueux) dans des conditions normales, mais deviennent moins visqueux lorsqu’ils sont secoués ou agités. Lorsque les forces de cisaillement sont éliminées, le gel retrouve une grande partie de son état d’origine. Les fibrilles sont isolées de toute source contenant de la cellulose, y compris des fibres à base de bois (fibres de pâte) par homogénéisation, broyage ou microfluidisation à haute pression, à haute température et à haute vitesse (voir fabrication ci-dessous).

La nanocellulose peut également être obtenue à partir de fibres natives par hydrolyse acide, donnant naissance à des nanoparticules très cristallines et rigides (souvent dénommées CNC ou nanowhiskers) plus courtes (100 à 1000 nanomètres) que les nanofibrilles obtenues par homogénéisation, microfluoration ou broyage. . Le matériau résultant est connu sous le nom de cellulose nanocristalline (NCC ou CNC).

Fabrication

La nanocellulose, également appelée nanofibres de cellulose (CNF), la cellulose microfibrillée (MFC) ou la cellulose nanocristalline (NCC), peut être préparée à partir de n’importe quelle source de cellulose, mais la pâte de bois est normalement utilisée.

Les fibrilles de nanocellulose peuvent être isolées à partir des fibres à base de bois en utilisant des procédés mécaniques qui exposent la pulpe à des forces de cisaillement élevées, en déchirant les plus grandes fibres de bois en les séparant en nanofibres. A cette fin, on peut utiliser des homogénéisateurs à haute pression, des homogénéisateurs à ultrasons, des broyeurs ou des microfluidiseurs. Les homogénéisateurs sont utilisés pour délaminer les parois cellulaires des fibres et libérer les fibrilles nanométriques. Ce processus consomme de très grandes quantités d’énergie et des valeurs supérieures à 30 MWh / tonne ne sont pas rares.

Pour résoudre ce problème, on utilise parfois des prétraitements enzymatiques / mécaniques et l’introduction de groupes chargés par exemple par carboxyméthylation ou oxydation à médiation TEMPO. Ces traitements préalables peuvent réduire la consommation d’énergie en dessous de 1 MWh. /tonne.

Les nanocapteurs de cellulose sont des particules hautement cristallines en bâtonnets (indice de cristallinité relatif supérieur à 75%) avec une section transversale rectangulaire. Ils sont formés par l’hydrolyse acide de fibres de cellulose natives utilisant couramment l’acide sulfurique ou chlorhydrique. Des coupes amorphes de cellulose native sont hydrolysées et, après un minutieux dosage, des coupes cristallines peuvent être récupérées de la solution acide par centrifugation et lavage. Leurs dimensions dépendent du matériau de source de cellulose natif et du temps et de la température d’hydrolyse.

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