Extraction, caractérisation chimique et valorisation biologique de ...

La fraction polysaccharidique non cellulosique des sciures de bois, co-produit abondant de
la filière forestière, peut-elle être mobilisée et dans quelle(s) condition(s) ? La question porte à
la fois sur l'organisation structurale des parois secondaires des cellules végétales et sur les
méthodologies physique, chimique et biologique - compatibles avec la notion de Chimie verte
- qui peuvent être mises en œuvre afin d'en extraire sélectivement les constituants natifs. Dans
notre cas, il s'agissait de développer de nouvelles approches d'extraction du 4-O-
méthylglucuronoxylane (MGX). Cette hémicellulose est typique de la famille des xylanes et
très répandue dans les bois durs issus de feuillus tel le châtaignier utilisé ici comme modèle.
L'organisation tridimensionnelle de la paroi cellulaire végétale repose sur des interactions
moléculaires multiples tant par le nombre que par la nature des liaisons chimiques. Le taux de
lignification élevé des parois secondaires - quantitativement majoritaire dans le bois -
s'oppose par ailleurs à l'extractabilité des hémicelluloses dans l'eau et impose donc la mise en
œuvre d'une délignification préalable des sciures.
Dans une première partie, plusieurs stratégies de délignification ont été développées,
adaptées et testées sur les sciures de châtaignier. Parmi les méthodologies existantes,
l'approche enzymatique qui recourt à l'utilisation des laccases, si elle apparaît comme
conceptuellement très attrayante, s'est avérée techniquement décevante. Utilisées dans l'eau, à
des concentrations très faibles, les enzymes sont pourtant capables de catalyser un grand
nombre de réactions chimiques. Toutefois, s'agissant d'une réaction en phase hétérogène, une
telle stratégie se heurte à la complexité des sciures qui est le substrat lignocellulosique de la
réaction. En revanche, la délignification chimique développée à partir des phtalocyanines ou
les porphyrines de fer en milieu peroxydé est particulièrement attractive. Similaire à
l'approche enzymatique du point de vue de la chimie réactionnelle, cette approche n'en
supporte pas les mêmes limites. Nos résultats démontrent qu'elle est parfaitement adaptée à
des substrats lignocellulosiques bruts telles que les sciures de bois.
Sur le plan des perspectives, et en utilisant l'approche du plan d'expérience, cette
méthodologie doit pouvoir bénéficier d'essais d'optimisation qui feront varier la nature des
catalyseurs tout comme les quantités d'eau oxygénée introduites dans le milieu réactionnel.
Dans un autre registre d'idée, l'apparition de fonctions aldéhydiques réputées très réactives au
cours de réaction de délignification conduit à la fonctionnalisation des glucuronoxylanes
recueillis par la suite dans l'eau. Un tel résultat doit pouvoir profiter au développement de
nouvelles stratégies de valorisation chimique des polysaccharides - en phase homogène ou
hétérogène - en utilisant l'eau comme unique solvant de la réaction.
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