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Thématiques

Mousses solides dérivées de tannins

Ces mousses sont l’équivalent naturel des mousses phénoliques commerciales, mais sont écologiques et peu chères à produire. De très nombreuses formulations ont été réalisées afin d’obtenir plusieurs générations de ces matériaux : mousses rigides, sans formaldéhyde, à porosité contrôlée, semi-rigides ou totalement élastiques, incorporant ou non des protéines végétales … Elles sont ininflammables et auto extinguibles. Applications : isolation thermique, amortissement des chocs, absorption du son, adsorption de métaux lourds, âmes de panneaux sandwichs structuraux et légers, etc.

                                    

Monolithes poreux dérivés de tannins

Des monolithes poreux aux structures très diversifiées peuvent être obtenus non pas par moussage mais par durcissement d’émulsions  (polyHIPEs) réalisées à partir de solutions de tannins et de tensioactifs. Le lavage permet ensuite de révéler la porosité et d’obtenir des monolithes dont les pores sont interconnectés. Les multiples paramètres ajustables du process permettent la préparation d’une très vaste famille de matériaux poreux. Il est même possible de se passer d’huile par battage des solutions en présence de tensioactifs, donnant des mousses très légères. Applications : isolation phonique, catalyse, chromatographie, adsorption, mousses florales, etc.

         

Carbones cellulaires d’origine végétale

Ce sont les produits de pyrolyse des mousses et monolithes poreux précédents. Ils présentent une conductivité électrique élevée, une résistance mécanique, thermique et chimique accrue, et sont modifiables chimiquement pour en augmenter substantiellement la surface spécifique. Applications : électrochimie, électrosorption, catalyse hétérogène, filtration de fluides corrosifs ou de métaux fondus, absorption d’ondes électromagnétiques, etc.

     

 

 

Gels organiques

Il s’agit de gels chimiques ou physiques (thermoréversibles) dérivés de polyphénols végétaux (tannins et lignines), pouvant aussi combiner des molécules synthétiques (phénol, résorcinol) ou des protéines. Après séchage sous-critique, supercritique dans différents solvants, ou après lyophilisation, des xérogels, aérogels et cryogels à porosité contrôlée, respectivement, sont obtenus. Applications : catalyse, adsorption, isolation thermique, etc. 

                                

Gels de carbone

Après pyrolyse des gels précédents, des matériaux hautement poreux présentant des surfaces spécifiques très développées sont obtenus. Applications : électrochimie, catalyse, adsorption, isolation à haute température, etc.

Charbons actifs

Cette activité reste une voie de valorisation très importante pour les déchets agricoles ou sylvicoles. La difficulté est d’optimiser les performances tout en baissant les coûts de production, chaque biomasse végétale ayant ses particularités propres. L’idée est donc d’utiliser des ressources locales sous-valorisées et de les traiter de manière à obtenir des charbons actifs adaptés au traitement de pollutions locales. Exemples : développement d’adsorbants de l’arsenic à partir de bagasses d’agave pour le traitement des eaux naturelles au Mexique ; développement d’adsorbants de phénols à partir de pailles de riz du delta du Nil pour le traitement de l’eau en Egypte ; développement de concentrateurs de gaz dans des systèmes miniaturisés de détection de traces.

 

 

 

 

Matériaux pour le stockage de l’hydrogène

L’activation chimique d’anthracites naturels a permis d’obtenir des capacités de stockage d’hydrogène parmi les plus élevées jamais rapportées dans la littérature : 6.6 % massiques à 77K et 4 MPa. Ces performances peuvent être améliorées par dopage avec des hétéroéments, métalliques ou non. Le dopage est réalisé en conditions supercritiques ou hydrothermales. (Figure 14). 

Carbones hydrothermaux

Le traitement hydrothermal de la biomasse conduit à de vastes familles de matériaux poreux, depuis les poudres monodisperses aux agrégats et aux gels. Il permet également de stabiliser des éléments volatils dans la matrice carbonée. La carbonisation hydrothermale de polyphénols et de chitine dans différents solvants plus ou moins minéralisés donne des carbones de texture originale, enrichis en hétéroéléments. Applications : adsorption, catalyse, électrochimie, … (Figure 15).

 

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Mousses solides dérivées de tannins

Ces mousses sont l’équivalent naturel des mousses phénoliques commerciales, mais sont écologiques et peu chères à produire. De très nombreuses formulations ont été réalisées afin d’obtenir plusieurs générations de ces matériaux : mousses rigides, sans formaldéhyde, à porosité contrôlée, semi-rigides ou totalement élastiques, incorporant ou non des protéines végétales … Elles sont ininflammables et auto extinguibles. Applications : isolation thermique, amortissement des chocs, absorption du son, adsorption de métaux lourds, âmes de panneaux sandwichs structuraux et légers, etc.

Monolithes poreux dérivés de tannins

Des monolithes poreux aux structures très diversifiées peuvent être obtenus non pas par moussage mais par durcissement d’émulsions  (polyHIPEs) réalisées à partir de solutions de tannins et de tensioactifs. Le lavage permet ensuite de révéler la porosité et d’obtenir des monolithes dont les pores sont interconnectés. Les multiples paramètres ajustables du process permettent la préparation d’une très vaste famille de matériaux poreux. Il est même possible de se passer d’huile par battage des solutions en présence de tensioactifs, donnant des mousses très légères. Applications : isolation phonique, catalyse, chromatographie, adsorption, mousses florales, etc.

 

Carbones cellulaires d’origine végétale

Ce sont les produits de pyrolyse des mousses et monolithes poreux précédents. Ils présentent une conductivité électrique élevée, une résistance mécanique, thermique et chimique accrue, et sont modifiables chimiquement pour en augmenter substantiellement la surface spécifique. Applications : électrochimie, électrosorption, catalyse hétérogène, filtration de fluides corrosifs ou de métaux fondus, absorption d’ondes électromagnétiques, etc.

 

Gels organiques

Il s’agit de gels chimiques ou physiques (thermoréversibles) dérivés de polyphénols végétaux (tannins et lignines), pouvant aussi combiner des molécules synthétiques (phénol, résorcinol) ou des protéines. Après séchage sous-critique, supercritique dans différents solvants, ou après lyophilisation, des xérogels, aérogels et cryogels à porosité contrôlée, respectivement, sont obtenus. Applications : catalyse, adsorption, isolation thermique, etc. 

 

Gels de carbone

Après pyrolyse des gels précédents, des matériaux hautement poreux présentant des surfaces spécifiques très développées sont obtenus. Applications : électrochimie, catalyse, adsorption, isolation à haute température, etc.

 

 

Charbons actifs

Cette activité reste une voie de valorisation très importante pour les déchets agricoles ou sylvicoles. La difficulté est d’optimiser les performances tout en baissant les coûts de production, chaque biomasse végétale ayant ses particularités propres. L’idée est donc d’utiliser des ressources locales sous-valorisées et de les traiter de manière à obtenir des charbons actifs adaptés au traitement de pollutions locales. Exemples : développement d’adsorbants de l’arsenic à partir de bagasses d’agave pour le traitement des eaux naturelles au Mexique ; développement d’adsorbants de phénols à partir de pailles de riz du delta du Nil pour le traitement de l’eau en Egypte ; développement de concentrateurs de gaz dans des systèmes miniaturisés de détection de traces.

Matériaux pour le stockage de l’hydrogène

L’activation chimique d’anthracites naturels a permis d’obtenir des capacités de stockage d’hydrogène parmi les plus élevées jamais rapportées dans la littérature : 6.6 % massiques à 77K et 4 MPa. Ces performances peuvent être améliorées par dopage avec des hétéroéments, métalliques ou non. Le dopage est réalisé en conditions supercritiques ou hydrothermales.

Carbones hydrothermaux

Le traitement hydrothermal de la biomasse conduit à de vastes familles de matériaux poreux, depuis les poudres monodisperses aux agrégats et aux gels. Il permet également de stabiliser des éléments volatils dans la matrice carbonée. La carbonisation hydrothermale de polyphénols et de chitine dans différents solvants plus ou moins minéralisés donne des carbones de texture originale, enrichis en hétéroéléments. Applications : adsorption, catalyse, électrochimie, etc.