Modèle réactionnel de la dépolymérisation hydrolytique de la cellulose en cellulose microcristalline

Abstract

Cette étude s'inscrit dans une vision globale de valorisation de la biomasse. Concrètement, le Groupe de Recherche sur les Technologies et Procédés de Conversion du département de génie chimique de l'Université de Sherbrooke mise sur la conversion d'hydrates de carbone en sucres fermentescibles aux fins de production de bio éthanol. Ce mémoire est axé sur la conversion de la cellulose en ses unités constitutives, soient les micro cristallites et puis le monomère de glucose. Les mécanismes moyennant lesquels la cellulose se transforme progressivement englobent des transformations structurelles suivant des cinétiques complexes caractéristiques de systèmes non-homogènes. Lors de l'hydrolyse, la cellulose subit une dépolymérisation progressive entraînant l'élimination des zones amorphes et l'obtention des cristallites (ou micro cristallites) constitutifs. Ces derniers sont très compacts et extrêmement résistants à la solvatation et la pénétration d'eau, étape incontournable pour effectuer l'hydrolyse. Des essais de gonflement de la cellulose par des solvants (acétone, éthylène glycol), ainsi que par cisaillement, n'ont pas réussi, dans les conditions de travail utilisées, à déstructurer les cristallites. Ce mémoire présente une modélisation de type phénoménologique pour la dépolymérisation. Développée à partir de considérations structurelles, la modélisation est basée sur un paramètre de sévérité qui introduit la température, le temps et l'action catalytique. La concordance entre les résultats expérimentaux obtenus dans différents réacteurs permet de conclure que la dépolymérisation de la cellulose pourra désormais être couplée avec une nouvelle approche issue de ces travaux.