Présentation
RÉSUMÉ
La liqueur noire kraft est un déchet important de l’industrie papetière. Sa valorisation permettrait d’obtenir un matériau « carbone » fonctionnel peu coûteux à partir d’une matière première abondante. Depuis 2022, la liqueur noire de kraft est considérée comme une solution réaliste pour remplacer le carbone pétrosourcé. Cet article détaille tout d’abord le procédé de génération mis au point : sa mise en forme suivie d’une étape de carbonisation en atmosphère inerte. L’article présente ensuite les propriétés de ces matériaux néoformés pour un usage vers le domaine de la transition énergétique avec comme focales le stockage de l’hydrogène et le développement de supercondensateurs électrochimiques.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Romain POUPART : Chercheur postdoctoral - Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (ICMCB), univ. Bordeaux, CNRS, Bordeaux INP, ICMCB, UMR 5026, Pessac, France
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Jacob OLCHOWKA : Chargé de recherche CNRS - Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (ICMCB), univ. Bordeaux, CNRS, Bordeaux INP, ICMCB, UMR 5026, Pessac, France
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Jean-Louis BOBET : Professeur des universités - Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (ICMCB), univ. Bordeaux, CNRS, Bordeaux INP, ICMCB, UMR 5026, Pessac, France
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Rénal BACKOV : Professeur des universités - Centre de recherche Paul Pascal (CRPP), univ. Bordeaux, CNRS, CRPP, UMR 5031, Pessac, France
INTRODUCTION
La liqueur noire kraft est le principal sous-produit de l’industrie papetière. Elle est issue du procédé éponyme (procédé kraft) qui permet de séparer la cellulose, nécessaire à la fabrication du papier, des autres composants du bois que sont l’hémicellulose et la lignine. Ce procédé se distingue des autres par l’utilisation d’une solution alcaline à base de soude (NaOH). Ici, la liqueur noire n’est qu’un déchet, le produit principal étant le papier issu de la liqueur blanche. Ce faisant, les papeteries cherchent à valoriser cette liqueur noire… autant que faire se peut. Pour le moment, seule sa combustion, fournissant ainsi de l’énergie pour l’usine (la vapeur d’eau sous pression fait tourner des turbines électrogénératrices), permet sa valorisation, ainsi que l’obtention de quelques molécules d’intérêt de faible valeur ajoutée, comme des molécules tensioactives (des savons) ou bien encore de l’essence de térébenthine.
La présence de fragments de lignine et d’hémicellulose au sein de la liqueur noire de kraft la rend cependant particulièrement intéressante comme source de carbone biosourcée et ouvre la voie vers d’autres moyens de valorisation beaucoup plus écoresponsables. Certaines sources de carbone issues de matières renouvelables, comme la noix de coco, ont un intérêt académique croissant, en partie pour suppléer à la raréfaction des matières fossiles. Ainsi, nous présentons ici un résumé de nos travaux qui ont permis de transformer un déchet bon marché et abondant de l’industrie papetière en une solution réaliste de remplacement des sources de carbone pétrosourcées pour la génération de nouveaux matériaux (carbones) dédiés à la transition énergétique, que ce soit pour le stockage de l’hydrogène ou comme matériaux d’électrode pour supercondensateurs. Les carbones issus de la liqueur noire et leurs hybridations présentent des avantages certains dans ces domaines d’actualité de « transition énergétique » où la valorisation d’un coproduit de l’industrie papetière est appréhendée sous une démarche écoresponsable.
Points clés
Domaine : Stockage de l’énergie
Degré de diffusion de la technologie : Émergence
Technologies impliquées : Émulsification huile dans eau
Domaines d’application : Stockage d’énergie
Principaux acteurs français :
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Pôles de compétitivité : PEPR « bois et recyclages »
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Centres de compétence : Université de Bordeaux
Contact : [email protected], [email protected], [email protected]
DOI (Digital Object Identifier)
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6. Glossaire
Biopolymère ; biopolymer
Polymère issu de la biomasse, qu’elle soit végétale, animale ou fongique.
Oligomère ; oligomer
Polymère de faible masse molaire, composé de peu d’unités de répétition. Généralement ce nombre est inférieur à dix.
Monolithe polymère ; polymer monolith
Dans le cadre des polymères, le monolithe désigne une résine polymère poreuse et réticulée. Ce faisant, le polymère est dit « infusible » et ne peut être dissous dans un solvant.
HIPE ; HIPE
De l’anglais High Internal Phase Emulsion (émulsion à phase interne hautement concentrée), il s’agit d’une émulsion hautement concentrée en phase dispersée. Le ratio de phase interne doit être supérieur à 74 % pour être bien défini comme HIPE. Par abus de langage, est appelé parfois « HIPE » le matériau dit « polyHIPE ».
PolyHIPE ; polyHIPE
Matériau poreux polymère obtenu par empreinte d’émulsions. Les polyHIPE se caractérisent par un très haut taux de porosité (la phase interne de l’émulsion étant censée être supérieure à 74 %), interconnectée ou non, dont les pores ont la forme des gouttelettes de phase dispersée de l’émulsion.
MEB
Microscopie électronique à balayage.
CarboHIPE ; carboHIPE
Matériau poreux carboné obtenu à partir d’un polyHIPE, après une étape de carbonisation.
ACV (analyse de cycle de vie) ; LCA (life cycle assessment)
Méthode d’évaluation qui vise à quantifier le ou les impacts environnementaux d’un système donné. Elle permet de réaliser un bilan environnemental multicritère et multiétape du système sur l’ensemble de son cycle de vie.
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - KEVLICH (N.S.), SHOFNER (M.L.), NAIR (S.) - Membranes for Kraft black liquor concentration and chemical recovery : Current progress, challenges, and opportunities. - In Separation Science and Technology, Taylor & Francis, vol. 52, p. 1070-1094 – 10.1080/01496395.2017.1279180 (2017).
-
(2) - POLA (L.), COLLADO (S.), OULEGO (P.), DÍAZ (M.) - Kraft black liquor as a renewable source of value-added chemicals. - In Chemical Engineering Journal, vol. 448, p. 137728 – 10.1016/j.cej.2022.137728 (2022).
-
(3) - FOULET (A.) - Application de l’analyse du cycle de vie lors de la conception de matériaux poreux à partir de la biomasse - (2015).
-
(4) - SILVERSTEIN (M.S.), CAMERON (N.R.) - PolyHIPEs – Porous Polymers from High Internal Phase Emulsions. - In Encyclopedia of Polymer Science and Technology, John Wiley & Sons, Inc. (2002).
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(5) - BARBY (D.), HAQ (Z.) - Low density porous cross-linked polymeric materials and their preparation - (1982).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
R. Poupart, R. Backov et J.-L. Bobet. Matériau composite carbone biosourcé-TiFe, son procédé de préparation et son utilisation pour le stockage d’hydrogène. Brevet français 2024, n° de dépôt FR24-05989.
R. Poupart, R. Invernizzi, J. Olchowka, H. Deleuze, M.A. Dourges, L. Demourgues and R. Backov. Process for the preparation of a porous monolithic carbonaceous material obtained by said process and its use as a supercapacitor electrode. Brevet européen 2023, n° de dépôt EP23-306177.
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