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Cellulose : l'essentiel
Nanoparticules cellulosiques : propriétés et applications à l'emballage

Auteur(s) : Alain DUFRESNE

Date de publication : 10 juil. 2013

Relu et validé le 30 nov. 2021

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2. Cellulose : l'essentiel

La cellulose est présente dans tous les végétaux supérieurs, certains animaux, et peut également être produite par voie bactérienne.

2.1 Structure et polymorphisme

Chimiquement parlant, il s'agit d'unités D-glucopyranose liées par des liaisons de type β-1,4. Les unités monomères adjacentes sont arrangées de telle sorte que les oxygènes glycosidiques pointent dans des directions opposées et l'unité de répétition (monomère) de la chaîne polymère de cellulose est composée de deux cycles β-D-glucopyranose tournés l'un par rapport à l'autre pour former ce qui est appelé une « unité cellobiose » (figure 1).
Ces unités cellobioses sont liées de manière covalente pour former une chaîne étendue d'homopolymère linéaire constituée de 2 000 à 27 000 résidus selon la source. L'une des caractéristiques les plus spécifiques de la cellulose est que chacun de ses cycles β-D-glucopyranose porte trois groupements hydroxyles. Ces groupes, et leur capacité à établir des liaisons hydrogènes, jouent un rôle majeur dans l'arrangement cristallin et gouvernent d'importantes propriétés physiques de ce matériau fortement cohésif.

À l'échelle de l'architecture supramoléculaire, les chaînes de cellulose s'associent pour former un édifice semi-cristallin connu sous le nom de « microfibrille ». Cet arrangement permet aux chaînes de cellulose de s'empiler étroitement en zones cristallines ordonnées. La cellulose présente plusieurs polymorphes et ces différents systèmes cristallins se distinguent par les dimensions de la maille cristalline.

Dans la nature, la cellulose se trouve sous une forme cristalline appelée « cellulose I » (cellulose native), qui est elle-même un mélange de deux polymorphes, à savoir cellulose Iα et Iβ.

Le taux de chaque polymorphe diffère fortement selon la source de cellulose. La cellulose I peut être convertie en cellulose II, III ou IV par différents traitements.

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - MOON (R.J.) - Nanomaterials in the forest products industry. - McGraw-Hill Yearbook in Science & Technology. Chicago, p. 225 (2008).
(2) - DUFRESNE (A.) - Nanocellulose : from nature to high performance tailored materials. - Walter De Gruyter GmbH, Berlin/Boston (2012).
(3) - HERRICK (F.W.), CASEBIER (R.L.), HAMILTON (J.K.), SANDBERG (K.R.) - * - J. Appl. Polym. Sci. Polym. Symp., 37, p. 797 (1983).
(4) - BOLDIZAR (A.), KLASON (C.), KUBAT (J.), NÄSLUND (P.), SAHA (P.) - * - Intern. J. Polym. Mat., 11, p. 229 (1987).
(5) - HENRIKSSON (M.), HENRIKSSON (G.), BERGLUND (L.A.), LINDSTRÖM (T.) - * - Eur. Polym. J., 43, p. 3434 (2007).
(6) - PÄÄKKÖ (M.), ANKERFORS (M.), KOSONEN (H.), NYKÄNEN (A.), AHOLA (S.), ÖSTERBERG (M.), RUOKOLAINEN (J.), LAINE (J.), LARSSON (P.T.), IKKALA (O.), LINDSTRÖM (T.) - * - Biomacromolecules,...

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