Valorization of an industrial alkaline lignin : towards the development of new bio-based aromatic building units from lignin

Valorisation d'une lignine alcaline industrielle : vers le développement de nouveaux synthons et oligomères bio-sourcés issus de la lignine

Olivia Condassamy (1)

1 LCPO - Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques

A valorization of alkaline lignin from an industrial pulping liquor has been proposed for this project. Before considering any chemical modification or potential applications, the lignin structure has been elucidated. An efficient three-steps protocol for extraction and purification of lignin from industrial liquor has been established. This protocol leads to high purity sample of lignin (95%) and allows the recovery (68%) of the lignin initially present in the alkaline liquor. Alkaline lignin has been characterized utilizing analytical methods and thermogravimetric analysis. This precise structure elucidation was critical for proceeding to chemical modification of alkaline lignin. Chemical modification of alkaline lignin has been done by oxidation in alkaline media. Three major oxidized products have been isolated depending on the extraction solvent: oligomers bearing carboxylic groups and aromatic molecules. This thesis work led to the synthesis of value-added bio-sourced chemicals and functionalized oligomers. The polyacids from lignin obtained should be studied to form new biobased polymers such as polyesters, polyamids or polyurethanes.

La première partie de ce projet à consisté à isoler la lignine à partir de liqueurs industrielles et à la purifier pour s’affranchir des sucres, des minéraux et autres constituants. Pour cela, un protocole efficace en trois étapes a été proposé pour obtenir des échantillons de lignine avec une pureté satisfaisante (95%) et pour récupérer 68% de la lignine initialement présente dans la liqueur alcaline de départ. La lignine alcaline purifiée a ensuite été caractérisée d’un point de vue moléculaire et par analyses thermiques. L’élucidation de la structure de la lignine alcaline a permis d’appréhender sa fonctionnalisation par oxydation. Les analyses par chromatographie d’exclusion stérique de la lignine après oxydation ont montré une diminution de la masse molaire confirmant ainsi le clivage. Trois fractions différentes ont été isolées après l’oxydation de la lignine selon le solvant d’extraction ; d’une part des oligomères (plus ou moins fonctionnalisés) et d’autre part des molécules aromatiques (dont15% de vanilline). Ce travail de thèse aura abouti à la synthèse de composés aromatiques à haute valeur ajoutée (vanilline) et d’oligomères de lignine fonctionnalisés par des fonctions acide carboxylique. Les applications envisageables de ces « polyacides » issus de lignine sont nombreuses pour la formation de nouveaux polymères bio-sourcés tels que des polyesters, polyamides ou encore polyuréthanes.

Mots clés: Lignin; Biomass conversion; Bio-based polymers; Lignin purification; Lignin characterization,; Lignin oxidation; Functionalization; Oligomers; Bio-resources

Mots clés: Lignine; Purification; Extraction; Oxydation de la lignine; Bio-ressources; Bio-polymères; Valorisation de la lignine; Valorisation de la biomasse; Fonctionnalisation; Oligomères

Domaines: Polymères

Olivia Condassamy. Valorisation d'une lignine alcaline industrielle : vers le développement de nouveaux synthons et oligomères bio-sourcés issus de la lignine. Polymères. Université de Bordeaux, 2015. Français. ⟨NNT : 2015BORD0265⟩. ⟨tel-01256622⟩