Un récent processus innovant de valorisation de la paille de blé a été mis en lumière. Il a trait à une nouvelle méthode d’extraction de la lignine, substance carbonée et neutre, promettant d’ouvrir de nouvelles perspectives pour la création de produits à haute valeur ajoutée.
La lignine, deuxième source renouvelable de carbone la plus abondante, représente environ 30% du carbone non fossile sur Terre. On la retrouve dans tous les végétaux vasculaires où elle forme les parois cellulaires et donne sa rigidité aux plantes. La lignine permet aux arbres de tenir debout, donne leur fermeté aux légumes et représente 20% à 35% du poids du bois.
Ce matériau constitue une ressource précieuse en tant que précurseur pour les matériaux et carburants biosourcés. Cependant, son extraction des plantes est notoirement complexe.
Le défi de l’extraction
La lignine est généralement séparée lors de la fabrication du papier et du bioraffinage, mais ces processus altèrent souvent de manière significative ses propriétés chimiques et physiques, réduisant ainsi sa valeur. La production d’une lignine plus homogène offre l’opportunité de développer des matériaux à haute valeur pour remplacer les plastiques et polymères issus du pétrole.
Comme le souligne Xiao Zhang, professeur à la Gene et Linda Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering de la Washington State University, “En raison de son hétérogénéité, la lignine ne peut pas être utilisée comme matériau précieux malgré des siècles d’efforts“.
Les chercheurs de l’université de l’État de Washington ont extrait de la paille de blé jusqu’à 93 % de lignine avec une pureté de 98 %, produisant ainsi une quantité importante de matière d’une manière uniforme qui pourrait la rendre plus attrayante pour l’industrie.
Une nouvelle technique inédite
Les chercheurs ont utilisé un solvant pour séparer la lignine de la paille de blé. Cette méthode a permis de préserver et de contrôler ses propriétés clés, produisant une molécule plus uniforme avec un poids moléculaire constant qui la rend plus utile pour l’industrie.
La lignine extraite était de couleur claire, ce qui se rapproche davantage de la lignine naturelle. En raison de sa richesse en électrons, la lignine avait une forte affinité pour le solvant. Les interactions électroniques ont permis aux chercheurs de l’extraire avec un minimum de réactions chimiques, préservant ainsi sa structure moléculaire naturelle souvent facilement endommagée lors des séparations chimiques.
En synthèse
Les avancées scientifiques réalisées par ces chercheurs dans le domaine de l’extraction de la lignine ouvrent de nouvelles perspectives pour la valorisation de la paille de blé. L’équipe de recherche continue d’œuvrer pour rendre cette technologie plus viable pour les applications industrielles, en cherchant à réduire le temps de traitement et la quantité de produits chimiques de purification nécessaires. Leur objectif ultime est de faire de cette lignine homogène et inodore un acteur clé dans le développement de produits à haute valeur ajoutée, en remplacement des dérivés pétroliers.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que la lignine ?
La lignine est une macromolécule complexe présente dans la paroi cellulaire de toutes les plantes vasculaires. Elle est la deuxième source de carbone renouvelable la plus abondante sur terre, après la cellulose. Elle confère rigidité et résistance aux plantes, permettant notamment aux arbres de rester debout.
Pourquoi la lignine est-elle difficile à extraire ?
L’extraction de la lignine est complexe en raison de sa structure moléculaire très hétérogène et résistante. Les méthodes actuelles d’extraction, notamment lors de la fabrication du papier ou du bioraffinage, altèrent souvent les propriétés physiques et chimiques de la lignine, réduisant ainsi sa valeur pour des applications industrielles.
Quels sont les avantages potentiels de cette nouvelle méthode d’extraction ?
La nouvelle technique d’extraction de la lignine développée par l’équipe de chercheurs permet de préserver et de contrôler les propriétés clés de cette molécule. Elle donne lieu à une lignine plus uniforme, avec un poids moléculaire constant, rendant cette substance plus utile pour l’industrie. De plus, la lignine extraite est de couleur claire et sans odeur, ce qui la rend plus attrayante pour le développement de produits à haute valeur ajoutée.
Pourquoi la lignine est-elle si importante pour l’industrie et l’environnement ?
La lignine est un précurseur potentiel pour la création de matériaux et de carburants biosourcés. Son exploitation à grande échelle pourrait donc contribuer à réduire notre dépendance aux produits dérivés du pétrole, avec un impact environnemental moindre. En outre, la lignine est abondante et renouvelable, ce qui en fait une ressource attrayante pour l’industrie.
Dans quelles applications cette lignine améliorée pourrait-elle être utilisée ?
Une lignine plus homogène et préservée ouvre de nombreuses perspectives d’applications industrielles. Elle pourrait servir à la fabrication de bioplastiques, de résines, de fibres et de nombreux autres matériaux. Par ailleurs, elle pourrait également être utilisée dans la production de carburants renouvelables.
Quels sont les prochains défis pour l’équipe de recherche ?
Le principal défi pour l’équipe de recherche est de rendre cette nouvelle technique d’extraction de la lignine plus viable pour les applications industrielles. Cela implique notamment de réduire le temps de traitement nécessaire à l’extraction et la quantité de produits chimiques de purification utilisés. Par ailleurs, le passage à une échelle industrielle de la production nécessitera également des adaptations et des optimisations.
Légende illustration principale : Les chercheurs de la WSU travaillent sur l’extraction de la lignine et le développement de produits : Junxia Wang (à gauche), John Lavender, Jordan Booth, Janson Crosen, Isaac Oduro et Chenxi Wang.
L’étude est disponible dans la revue : Proceedings of the National Academy of Sciences
[ Rédaction ]
