Cellulose

Principal constituant des végétaux, la cellulose, de formule brute (C6H10O5)n, est la matière organique la plus abondante sur Terre, la photosynthèse par les plantes en fabriquant entre 50 à 200 Gt par an. Il constitue en fait l’élément principal des parois des cellules des végétaux

C’est un glucide constitué de chaînes linéaires de molécules de D-glucose liées entre elles pour former des polymères linéaires, mais, transversalement, ils peuvent développer et s’arrimer par des liaisons inter ou supramoléculaires de type liaison hydrogène.

Ces interactions confèrent une structure fibrillaire à la cellulose, dont le degré de polymérisation varie fortement selon l’origine (fourrage, plante, bois…) de 20 000 à 100 000 ! Les microfibrilles comportent environ 1500 molécules par fibre.

La cellulose n’est pas digérée par l’homme, elle est cependant recommandée et utile sous forme de fibres végétales pour une bonne digestion. Les animaux herbivores digèrent la cellulose grâce à des enzymes fournis par des bactéries de leur flore intestinale. Les termites, grands ennemis des charpentes, sont capables de transformer la cellulose du bois en sucres puis en méthane comme de superbes usines de bio-carburant ou de bio-gaz !

La cellulose transformée a de multiples applications et envahit notre vie quotidienne, entre autres par les journaux (le papier) ou les vêtements (le tissu de coton). Le papier peut être fabriqué à partir du bois, de chiffons de tissus ou de papier à recycler. On broie les copeaux de bois en milieu aqueux basique à chaud, la pâte à bois est ensuite lavée et pressée ; on y ajoute du carbonate de calcium, du kaolin, du polystyrène, puis le calandrage et le séchage donnent les immenses rouleaux que l’on connaît, imprimés à la vitesse de 60 km/h par les rotatives de la grande presse. Au Moyen-Âge, le papier était élaboré par macération et pourrissement de morceaux de tissus ; actuellement, le papier recyclé fournit 7 Mt sur les 11 Mt de papier utilisées en France.

La chimie de la cellulose est riche en produits et en histoires :

    • l’acétate de cellulose obtenu par action de l’anhydride acétique sur la cellulose a été découvert en 1865 par un mulhousien, P. Schutzenberger, qui migra à Paris après 1870 et devint le premier directeur de l’ESPCI et aussi le président de la SCF en 1885. Sa fabrication industrielle fut mise au point par les frères Dreyfus à Bâle vers 1900 et dès 1905 des tonnages importants furent commercialisés sous forme de vernis. Rappelons que les Frères Lumière employèrent l’acétate de cellulose pour le cinématographe… Soluble dans l’acétone, l’acétate de cellulose peut être filé et donne des fibres artificielles aux noms divers : rayonne, soie artificielle, viscose. De grandes quantités sont actuellement filées sous forme de câbles d’acétate de cellulose pour les filtres à cigarettes.
    • le nitrate de cellulose (nitrocellulose) a une autre histoire. Il a été obtenu aux États-Unis avant 1900 pour remplacer l’ivoire des boules de billard, mais sous forme de « poudre B », il remplaça aussi la poudre noire. En mélangeant le camphre avec le nitrate de cellulose on obtient un polymère qui après séchage devient dur : le celluloïd. Très inflammable il fut remplacé par des esters plus stables comme le proprionate de cellulose. Toutefois, Mesdames, saviez-vous que le vernis à ongle contient de la nitrocellulose comme agent filmogène ?

Les recherches sur la cellulose s’intensifient dans le domaine de la production du bio-éthanol et du bio-gaz. La transformation de la lignine et de la cellulose de la biomasse en alcool est une voie plus intelligente que celle de la transformation des sucres issus des récoltes vivrières. Cette transformation peut se faire au moyen d’enzymes (hydrogénases), par thermolyse à haute température ou par action de l’eau supercritique. Seront-ce les carburants du futur ?-

D’où la pensée du jour
« La transformation de la cellulose exige d’avoir la fibre chimiste  »

Sources

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