• Langue : Anglais
• Discipline : Chimie des matériaux
• Identifiant : 2024ULILR059
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 13/11/2024

Résumé en langue originale

La conversion de la biomasse en produits chimiques et en matériaux fonctionnels est aujourd'hui un sujet d'intéressant croissant. Cette thèse se concentre sur deux voies clés de valorisation de la biomasse : la conversion par catalyse hétérogène de la biomasse en produits chimiques et la conversion directe de matières premières lignocellulosiques en matériaux fonctionnels. La première partie de la thèse étudie le comportement chimique et la stabilité de la Faujasite (FAU) de type Y durant les transformations impliquées dans la valorisation de la biomasse : échange ionique post-synthèse, calcination et traitement hydrothermal. La deuxième partie de la thèse porte sur les matériaux fonctionnels à base de lignocellulose pour la dépollution. Nous avons notamment mesuré les propriétés d'adsorption du bore de la cellulose microcristalline, de la lignine et de la résine polymère et les cinétiques d'adsorption du bore dans ces matériaux, ce qui est important pour développer des alternatives peu coûteuses pour la capture du bore. Enfin, une stratégie de double réticulation combinant réticulation covalente et ionique a été introduite pour développer des hydrogels de cellulose stables. Ces hydrogels présentent d'excellentes propriétés de stabilité, de réactivité au pH et d'échange d'ions. De façon générale, ces travaux de thèses s'appuient sur des techniques de caractérisation multi-échelles, dont notamment la spectroscopie RMN du solide à très hauts champs magnétiques (jusqu'à 28,8 T) qui nous a permis de mieux comprendre les structures à l'échelle atomiques des matériaux impliqués dans la valorisation de la biomasse et des matériaux fonctionnels bio-dérivés. Ces informations sont précieuses pour concevoir des processus catalytiques plus efficaces et des matériaux plus performants.

Résumé traduit

The conversion of biomass into chemicals and functional materials is a topic of expanding scope and importance. This thesis focuses on two key biomass valorisation pathways: the heterogeneous catalytic conversion of biomass into chemicals and the direct conversion of lignocellulosic feedstock into functional materials. The first part of the thesis investigates the chemical behaviour and stability of Faujasite (FAU)-type zeolites under post-synthesis ion-exchange, calcination, and hydrothermal treatments relevant to biomass catalysis. The second part of the thesis focuses on lignocellulose-based functional materials for environmental remediation. The boron adsorption properties of microcrystalline cellulose, lignin, and polymeric resin and their boron adsorption kinetics, significant for developing inexpensive alternatives for boron capture, are examined. In addition, a dual cross-linking strategy combining covalent and ionic cross linking was introduced to develop stable cellulose hydrogels. These hydrogels exhibit excellent stability, pH responsiveness, and ion-exchange properties. In so doing, this thesis demonstrates multiscale characterization techniques, including solid-state NMR spectroscopy at high magnetic fields (up to 28.8 T) for understanding the structural aspects of materials involved in biomass vaporization and bio-derived functional materials.