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RÉSUMÉ
Les biotechnologies sont un outil prometteur dans la chaîne de transformation du bois en pâte à papier. Des micro-organismes, et notamment des champignons, sécrètent des produits dégradant le bois. Certains effectuent même une dégradation très sélective éliminant la lignine et les composés indésirables du bois tout en conservant la cellulose. Leur étude a conduit au développement de techniques de contrôle de la dégradation sélective des composants du bois lors de la préparation des pâtes à papier. Deux approches sont possibles, basée soit sur l'utilisation des micro-organismes, soit sur l'application directe d'enzymes.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Sandra TAPIN-LINGUA : Ingénieur de recherche à l'Institut technologique FCBA
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Valérie MEYER : Ingénieur au Centre technique du papier
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Michel PETIT-CONIL : Directeur de recherche à l'Institut technologique FCBA
INTRODUCTION
Les technologies du vivant, ou biotechnologies, sont considérées à l'heure actuelle comme un outil prometteur dans la chaîne de transformation du bois en pâte à papier écrue ou blanchie.
Il existe dans la nature un nombre important de micro-organismes et plus particulièrement de champignons qui, grâce à leurs produits de sécrétion (contenant des enzymes), dégradent le bois. De plus, certains présentent la spécificité d'effectuer une dégradation très sélective permettant d'éliminer la lignine et les composés « indésirables » du bois tout en conservant la cellulose. Leur étude a logiquement conduit à la recherche et au développement de techniques permettant de contrôler cette dégradation sélective de certains composants du bois lors de la préparation des pâtes à papier.
Deux approches sont possibles, l'une basée sur l'utilisation des micro-organismes (principalement des champignons de la pourriture blanche), l'autre sur l'application directe d'enzymes qui catalysent la dégradation de certains composants du bois.
Au début des années 1980, les principaux sujets d'étude sur l'utilisation des biotechnologies concernaient les traitements d'effluents, la mise en pâte mécanique à l'aide de traitements biologiques et l'hydrolyse de la cellulose. Pendant les années 1990, des progrès considérables ont été faits sur l'utilisation d'enzymes spécialisées dans la dégradation du bois pour améliorer le blanchiment des pâtes à papier. Aujourd'hui, les biotechnologies sont étudiées pour des sujets touchant toute la chaîne de transformation du bois en papier (y compris le recyclage).
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3. Applications des biotechnologies aux procédés papetiers
Les différentes étapes des procédés de mise en pâte où l'utilisation d'enzyme ou de champignon peut être introduite sont données sur la figure .
3.1 Production de pâtes chimiques
A l'heure actuelle, des résultats très intéressants ont été obtenus grâce à des prétraitements fongiques du bois destinés à faciliter la cuisson chimique. Ainsi, le rendement en pâte, l'indice Kappa (indice permettant de mesurer la quantité de lignine résiduelle dans la pâte), la résistance intrinsèque de la fibre, l'aptitude au raffinage et l'hydrophilie des pâtes ont pu être améliorés.
Des billons de Pinus radiata ont été traités par application directe du champignon Pleurotus sp, qui n'est autre que la pleurote comestible fréquente en forêt . Une perte en masse est observée sur le bois traité par ce champignon. Celle-ci serait due à la dégradation de la lignine. De plus, un rendement en pâte plus élevé et un indice Kappa inférieur sont observés tout en préservant la cellulose de la fibre grâce à la bonne sélectivité de l'action du champignon. Enfin, ce prétraitement fongique améliore l'efficacité de la séquence de blanchiment. Des gains importants sont également observés sur les propriétés physiques du papier.
Dès 1986, des chercheurs ont montré l'intérêt des traitements enzymatiques par des hémicellulases pour améliorer l'aptitude au blanchiment des pâtes chimiques. Les premiers essais industriels ont été réalisés en Finlande en 1988. A l'heure actuelle, les traitements avec des xylanases sont les plus répandus dans l'industrie des pâtes et ont été mis en place dans de nombreuses usines en amont des séquences de blanchiment basées sur le dioxyde de chlore. L'utilisation des xylanases pour le pré-blanchiment des pâtes chimiques permet de réduire la consommation en agent chloré lors du blanchiment, d'augmenter la blancheur finale de la pâte et de réduire la production de composés organohalogénés (AOX) nocifs pour l’environnement. Une variété importante de xylanases est désormais accessible sur le marché.
À l’heure actuelle, des traitements enzymatiques sont en cours de développement pour une action directe sur la blancheur finale de la pâte et non plus pour simplement éliminer un certain nombre de composés...
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ANNEXES
1.1 Fournisseurs d'enzymes (liste non exhaustive)
Iogen
Novozymes
AB enzymes
HAUT DE PAGE1.2 Centres de recherche (liste non exhaustive)
InTechFibres
Centre Technique du papier
Institut technologique FCBA
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