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RÉSUMÉ
Les protéines constituent une matière première attractive pour la formation (synthèse) de nouveaux matériaux. L'application industrielle des protéines a été limitée jusqu'à présent, bien qu'il existe de bonnes possibilités de développer des produits à base de protéines comme des adhésifs, les mousses et les revêtements. Plusieurs travaux, depuis les années 2000, se sont intéressés à la valorisation des protéines qui seront présentés dans cet article.
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Siham AMIROU : Ingénieure de recherche - Laboratoire d’études et de recherche sur le matériau bois (LERMAB) - Université de Lorraine, Épinal, France
INTRODUCTION
La prise en compte des enjeux environnementaux, et aussi économiques, a encouragé le développement de matériaux issus de ressources renouvelables, afin de remplacer ceux produits par la pétrochimie. En particulier, grâce à leur abondance et à leur haute fonctionnalité, les protéines constituent une matière première attractive pour les polymères. Composées de nombreux éléments constitutifs, les acides aminés, les protéines sont des macromolécules complexes que l’on peut qualifier de biopolymères.
L’utilisation de protéines, d’origine végétale et animale, pour des applications telles que les adhésifs, les mousses et les revêtements, suscite effectivement un intérêt accru. Cependant, des modifications chimiques ou thermiques peuvent être nécessaires pour que l’on puisse les utiliser dans différents contextes, notamment là où des performances élevées sont requises. Ainsi, en raison des nombreux groupes polaires présents dans les protéines, le principal obstacle à surmonter est de rendre résistants à l’eau les matériaux à base de protéines.
Plusieurs protéines industrielles sont disponibles pour le développement d'applications techniques et présentent de nombreux avantages, tels que la non-toxicité et le faible coût d’achat. L'utilisation de protéines pour des applications non alimentaires peut être une manière prometteuse de produire des matériaux biodégradables avec une large gamme de propriétés fonctionnelles, grâce à leur structure unique.
Certaines technologies anciennes existent pour réticuler efficacement les protéines. Ainsi, certains groupes d'acides aminés réagissent facilement avec les aldéhydes et d’autres composés chimiques pour former des réseaux réticulés et stables, une fois chauffés. Sur la base de cette technologie, de nombreux travaux concernant la préparation de colles, de mousses et de revêtements à base de gluten de blé, de protéines de soja, d’albumine et de lactosérum ont été réalisés, et vont être présentés dans cet article.
Domaine : Développement de colle, de mousse et de revêtement
Degré de diffusion de la technologie : Émergence
Technologies impliquées : Synthèse chimique
Domaines d’application : Collage de bois, mousse d’isolation, revêtement anticorrosion
Principaux acteurs français : Tereos Starch & Sweeteners s.a.s. (ZI Portuaire, Marckolsheim, France)
Pôles de compétitivité : Industries & Agro-Ressources, Bioeconomy For Change (ex-pôle IAR)
Centres de compétence : LERMAB, Institut royal de technologie KTH de Stockholm
Industriels : AVRIL, LIMAGRAIN, NEOVIA, ROQUETTE, TEREOS, TERRENA, VIVESCIA
Autres acteurs dans le monde : Davisco Food International (USA)
Contact : [email protected]
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7. Conclusion
Les protéines végétales et animale (hydrolysat de la protéine de blé, protéine de lactosérum, protéine de soja et ovalbumine) sont des candidates prometteuses pour préparer des adhésifs, des mousses et des revêtements :
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des colles résistant à l’humidité ont été obtenues à base de protéines de blé, de farine de soja et d’ovalbumine ; par contre le lactosérum a permis d’obtenir une colle pour le contreplaqué, mais qui ne résiste pas à l’humidité ;
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des mousses ultra-stables naturelles ont été préparées à base d’albumine et lactosérum ;
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des revêtements résistant à la chaleur ont été obtenus par réaction de phosphate de triéthyle avec la protéine de blé.
Les protéines présentent un grand potentiel pour développer des matériaux respectueux de l’environnement compétitifs par rapport aux polymères d’origine fossile tels que les adhésifs, les mousses et les revêtements.
La variabilité et l’adaptabilité des matériaux à base de protéines représentent une opportunité importante pour la conception d’une large gamme de matériaux. La chimie fondamentale des protéines, qui dépend fortement de la source de protéines et des séquences des acides aminés, présente un potentiel important pour avoir des matériaux avec les propriétés souhaitées (par exemple, résistance au feu, résistance à l’humidité, biocompatibilité, biodégradabilité). Cependant, des nouvelles techniques de transformation des protéines seront nécessaires pour remplacer avec succès les produits synthétiques par des protéines : par traitement thermique ; par traitement chimique (acylation, alkylation, etc.) ; ou par hydrolyse.
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BIBLIOGRAPHIE
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(5) - XI (X.), PIZZI (A.), GERARDIN (C.), LIAO (J.), AMIROU (S.), ABDALLA (S.) - Glutaraldehyde-wheat gluten protein adhesives for wood bonding. - In The Journal of Adhesion, vol. 97, p. 88‑100 (2021). 10.1080/00218464.2019.1630821
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Adhésifs – Colles pour bois à usages non structuraux – Détermination de la résistance au cisaillement en traction des joints à recouvrement - NF EN 205 - 2016
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Structures en bois – Bois lamellé collé et bois massif reconstitué – Exigences - NF EN 14080 - 2013
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Plywood – Bonding quality – Part 2: Requirements - NF EN 314-2 - 1993
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Standard Test Method for Strength Properties of Adhesives in Plywood Type Construction in Shear by Tension Loading - ASTM D906-20 - 2020
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Standard Test Method for Strength Properties of Adhesives in Plywood Type Construction in Shear by Tension Loading - ASTM D906-98 - 1998
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Water based polymer-Isocyanate adhesives for woods - JIS K6806 - 2003
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