Traitement du peuplier faux-tremble, Populus tremuloides, par explosion à la vapeur en vue de la production d'hémicelluloses et caractérisation de la fraction aqueuse

Abstract

La solubilisation des hémicelluloses du peuplier faux-tremble, Populus tremuloides, par traitement d'explosion à la vapeur a été étudiée avec ajout ou non de produits chimiques. La fraction soluble à l'eau a été caractérisée et les résultats ont été analysés. Les copeaux de ce prototype de feuillus ont été traités à des sévérités comprises entre log Ro = 3.5 et log Ro = 4.3. Dans certains cas on a procédé à une imprégnation par une solution diluée de soude ou d'acide ( NaOH: 0.0 - 3.0 %wt ou H?SO?: 0.0 - 1.0%wt) avant le traitement à un ratio liquide / solide de 6.5. La fraction aqueuse résultant de ce traitement a été caractérisée suite à une série d'extractions par des solvants organiques, à une post-hydrolyse, suivies d'analyses, CLHP, CESHP, CG-SM et spectrométrie UV. Les hémicelluloses du bois non-imprégné sont très facilement solubilisées: le contenu relatif en pentosanes restant sur la fibre diminue de 25.3% à 4.5% lorsque la sévérité passe du log Ro = 3.5 à log Ro = 4.3. 70% des pentosanes initialement présents peuvent être récupérés à une sévérité de log Ro 4.0. Les hémicelluloses sont toujours le composant majoritaire de la fraction aqueuse et forment environ la moitié des composés solubles de celle-ci. Plus la sévérité du traitement est faible plus le contenu en oligomères de ces hémicelluloses solubilisées est élevée. Le contenu en monomère croit avec la sévérité. Le profil de distribution des masses moléculaires est symétrique avec des moyennes en poids variant entre 300 et 1870 selon la sévérité. L'imprégnation des copeaux a une influence à la fois sur la quantité (rendement) et la qualité, (DP impuretés) des hémicelluloses solubilisées. L'imprégnation à la soude empêche la solubilisation des hémicelluloses et favorise celle de la lignine. On obtient un maximum pour la fraction non-soluble à l'eau lorsqu'on utilise la quantité de soude suffisante pour neutraliser les groupements acides formés durant le traitement. Plus de 90% des hémicelluloses solubilisées suite à ce traitement d'imprégnation à la soude sont sous la forme d'oligomères d'un degré de polymérisation d'environ 100 (exprimé en unités xylose ). Elles se présentent une fois lyophilisée comme une poudre jaune pâle et peuvent former après solubilisation et évaporation un film flexible. Le profil des distributions des masses moléculaires ainsi que la masse moléculaire moyenne en poids varient avec le pH de la fraction aqueuse. Suite à ce résultat, un mécanisme de solubilisation des hémicelluloses est proposé.