Infodoc : Sciences, Techniques et Culture

Introduction
Évolution de la chimie
Demandes sociétales
Place de la biomasse végétale
Quels domaines pour les utilisations non alimentaires des ressources végétales ?
Quelles nouvelles recherches ?
Quelles politiques de recherche ?
Conclusion
Chapitre 1 : La disponibilité des terres agricoles françaises pour des usages énergétique
Introduction
1. Évolution des superficies agricoles affectées aux usages non alimentaires de[...]

Introduction
Évolution de la chimie
Demandes sociétales
Place de la biomasse végétale
Quels domaines pour les utilisations non alimentaires des ressources végétales ?
Quelles nouvelles recherches ?
Quelles politiques de recherche ?
Conclusion
Chapitre 1 : La disponibilité des terres agricoles françaises pour des usages énergétique
Introduction
1. Évolution des superficies agricoles affectées aux usages non alimentaires de 1860 à 2000
2. Usages de la SAU au cours des années 1990
2.1. Usages non alimentaires
2.2. Exportations des productions agricoles
3. Choix politique fondamental
Conclusions
Références bibliographiques
Chapitre 2 : Fractionnement de la biomasse lignocellulosique en synthons
Introduction
1. Structure et composition générique des lignocelluloses
1.1. Cellulose
1.2. Hémicelluloses
1.3. Lignine
2. Technologies de l'hydrolyse et du fractionnement
2.1. Hydrolyse acide
2.1.1. Hydrolyse acide dilué
2.1.2. Hydrolyse à l'acide concentré
2.2. Méthodes enzymatiques
2.2.1. Prétraitement
2.2.2. Enzymes hydrolysant les parois végétales : cellulases et hémicellulases
2.3. Nouvelles technologies et perspectives
Références bibliographiques
Chapitre 3 : Manipulation des voies de synthèse des synthons dédiés à la chimie verte
Introduction - La transgenèse
1. Optimisation des plantes oléagineuses : synthèse d'acides gras d'intérêt
1.1. Acides gras
1.2. Voie de synthèse des acides gras
1.3. Plantes transformées pour la synthèse des acides gras
1.4. Plantes transformées pour la synthèse de triglycérides
1.5. Ingénierie de la synthèse des acides gras
1.6. Rôle de l'acétyl-CoA carboxylase cytosolique de plante
1.7. Conséquences de la transgenèse
2. Synthèse de l'amidon
2.1. Structure de l'amidon
2.2. Voie de biosynthèse de l'amidon
2.3. Modification de la voie de biosynthèse de l'amidon par transgenèse
2.3.1. Augmentation de la quantité d'amidon
2.3.2. Modification de la composition et de la structure de l'amidon
2.4. Amyloplaste : une bio-usine pour la synthèse de polymères à façon
2.5. Perspectives
3. Modification des lignines par génie génétique
3.1 Biosynthèse des lignines
3.1.1. Biosynthèse des monolignols précurseurs des lignines
3.1.2. Polymérisation des monolignols en lignines au sein d'une matrice polysaccharidique
3.2. Modification de la voie de biosynthèse des lignines
3.2.1. Mutants
3.2.2. Plantes transgéniques
3.2.3. Pilotage génétique de la lignification : vers des plantes aux lignines sur mesure ?
3.3. Perspectives
4. Modification du métabolisme des acides aminés par transgenèse
4.1. Facteurs limitant la synthèse de lysine chez les plantes
4.2. Facteurs régulant la biosynthèse de méthionine chez les plantes et conséquences sur l'accumulation de S-adénosylméthionine
Conclusion
Références bibliographiques
Chapitre 4 : Valorisations non alimentaires de productions agricoles par voie biologique
Introduction
1. Produits potentiels
2. Environnement nécessaire
2.1. Environnement agro-industriel
2.2. Sous-utilisation des agroressources sous-utilisé
2.3. Perspective de valorisation des agroressources
2.4. Besoins d'une culture « VANA/White biotechnology » en Europe
2.4.1. Retard de l'Europe par rapport aux États-Unis
2.4.2. Retard de la France par rapport à ses voisins européens
2.4.3. Besoin d'une culture scientifique spécifique
2.5. Exigence d'un environnement scientifique et technologique
2.5.1. Système agro-industriel
2.5.2. Couple système microbien/système de productions
3. Quelques exemples concrets
3.1. Biocarburants
3.1.1. Éthanol et ETBE
3.1.2. Esters d'huiles végétales (EMHV)
3.1.3. Vers de nouveaux biodiesels obtenus à partir d'huiles microbiennes (HOU)
3.2. Biomatériaux
3.2.1. Polyhydroxyalkanoates
3.2.2. Polythioesters (PTE)
3.2.3. 1,3-propanediol
3.2.4. Acide lactique et acide polylactique
3.3. Acide succinique Références bibliographiques
Chapitre 5 : Fibres végétales - Retour vers le futur ?
Introduction
1. Fibres dans la plante
1.1. Origine botanique
1.2. Fibres végétales : différents types tissulaires et cellulaires
1.2.1. Principaux tIssus vegetaux
1.2.2. Origine et organisation des tissus végétaux
1.2.3. Principaux types cellulaires des fibres industrielles
1.3. Parois végétales: constituants majeurs des fibres industrielles
1.3.1. Architecture des parois
1.3.2. Constituants pariétaux
1.3.3. Réseau pariétal : dynamique d'assemblage
1.4. Modulation des caractéristiques des fibres : facteurs génétiques et écophysiologiques
1.5. Conclusion
2. Fractionnement
2.1. Objectifs et problématique du fractionnement
2.2. Méthodes de fractionnement et de préparation des fibres
2.2.1. Procédés industriels mécaniques et chimiques
2.2.2. Procédés plus spécifiques aux plantes à fibres
2.2.3. Fibres recyclées - Un aspect particulier du fractionnement
3. Propriétés physicochimiques et mécaniques des fibres
3.1. Morphologie
3.1.1. Fibre isolée et faisceau de fibres
3.1.2. Défauts structuraux des fibres industrielles
3.2. Mécanique et organisation supramoléculaire
3.2.1. Fibres unitaires
3.2.2. Faisceaux de fibres
3.3. Influence de l'eau
3.3.1. Propriétés mécaniques quasi-statiques
3.3.2. Propriétés viscoélastiques
3.4. Propriétés de surface
3.5. Propriétés et biochimie structurale des fibres
4. Applications et spécifications techniques
4.1. Papier
4.2. Panneaux de fibres
4.3. Composites
4.3.1. Mise en oeuvre
4.3.2. Interface fibres/matrice
4.3.3. Avantages/inconvénients
4.3.4. Caractéristiques techniques
4.3.5. Conclusion
Références bibliographiques
Chapitre 6 : Matériaux à base d'amidons et de leurs dérivés
Introduction
1. Amidon
1.1. Niveaux de structures
1.2. États de l'amidon
2. Méthodes d'investigations des propriétés physiques des matériaux
2.1. Propriétés mécaniques
2.2. Calorimétrie
2.3. Analyse thermomécanique dynamique
3. Matériaux à base exclusive d'amidon
3.1. Amidon à l'état amorphe
3.2. Mise en forme du matériau
3.3. Propriétés mécaniques des amidons thermoplastiques
3.4. Modifications chimiques de l'amidon
4. Matériaux associant d'autres polymères
4.1. Amidon en élément de charge
4.1.1. Mélanges polyéthylène/amidon natif
4.1.2. Mélanges polyesters microbiens/amidon natif
4.2. Mélanges de polymères
4.2.1. Principes
4.2.2. Mise en oeuvre en solution
4.2.3. Mise en oeuvre en phases condensées
4.3. Composites amidon/fibres
4.3.1. Principes
4.3.2. Développements
Conclusion
Références bibliographiques
Chapitre 7 : Protéines matériaux
Introduction
1. Structure des protéines
2. Technologies de fabrication et de mise en oeuvre des matériaux à base de protéines
3. Modifications physiques et chimiques
4. Principaux matériaux à base de protéines et leurs applications
5. Propriétés des matériaux à base de protéines
6. Aspects environnementaux : biodégradabilité et analyse du cycle de vie
Conclusion
Références bibliographiques
Chapitre 8 : Polymères du type poly(acide lactique)
Introduction
1. Acides lactiques
2. Poly(acide lactique)s
3. Principales propriétés des poly(acide lactique)s
4. Dégradation et bioassimilation des poly(acide lactique)s
5. Applications
Références bibliographiques
Chapitre 9 : Caoutchouc naturel - Maîtrise de la variabilité
Introduction - Les enjeux de la filière
1. Caoutchouc naturel : un polymère industriel d'origine végétale
1.1.Biosynthèse
1.2. Composition
1.3. Production : saignée et récolte
1.4. Transformation
1.4.1. Première transformation et principaux produits de base
1.4.2. Deuxième transformation et principaux produits finis
1.5. Ses propriétés spécifiques
1.6. Variabilité de la qualité du caoutchouc naturel
1.6.1. La qualité vue par les industriels (consommateurs)
1.6.2. Indicateurs pertinents de la qualité
1.7. Facteurs d'influence
1.7.1. Facteurs édaphoclimatiques
1.7.2. Facteurs agronomiques
1.7.3. Facteurs d'usinage
2. Substitution : une des conséquences de la variabilité
Conclusions et perspectives
Références bibliographiques
Chapitre 10 : Sucrochimie
Introduction - Le saccharose comme matière première
1. Saccharose : réactivité, sélectivité
1.1. Introduction
1.2. Éthérification
1.3. Estérification
1.4. Acétalation
1.5. Oxydation
1.6. Conclusion
2. Milieux réactionnels et méthodes d'activation
2.1. Procédés hétérogènes sans solvant
2.2. Utilisation de ressources brutes, non raffinées
2.3. Solvants et réactifs « atypiques » : CO2sc, liquides ioniques, fluorure d'hydrogène
2.4. Méthodes d'activations physiques : micro-ondes et ultrasons
2.5. Hautes pressions et hautes températures
3. Applications
3.1. Métabolites obtenus par bioconversion
3.2. Oligosaccharides et polysaccharides obtenus par bioconversion
3.3. Isomérisations, réductions et oxydations des sucres
3.4. Tensioactifs
3.5. Additifs alimentaires et pharmaceutiques
3.6. Additifs de matériaux
3.7. Polymères à résidus sucres
3.7.1. Polymères vinyliques à résidus sucres
3.7.2. Autres polymères
3.8. Intermédiaires de synthèse : furfural, hydroxyméthylfurfural et hétérocycles divers
Conclusion
Références bibliographiques
Chapitre 11 : Propriétés tensioactives et détergentes de biopolymères amphiphiles
Introduction
1. Paramètres clés de lala formation et de la stabilisation des mousses et des émulsions et de l'aptitude à la détergence
1.1. Formation et stabilisation des mousses
1.2. Formation et stabilisation des émulsions
1.3. Détergence
2. Différents types de fonctionnalisation applicables aux biopolymères
2.1. Fonctionnalisation des protéines
2.1.1. Modification de la structure tridimensionnelle et démasquage de régions hydrophobes
2.1.2. Augmentation du caractère apolaire par greffage chimique ou enzymatique
2.1.3. Augmentation de la polarité par succinylation, désamidation, glycosylation et phosphorylation
2.2. Fonctionnalisation des polysaccharides
2.2.1. Greffage de chaînes pendantes fortement hydrophobes
2.2.2. Greffage covalent de protéines sur des polysaccharides
3. Propriétés des biopolymères fonctionnalisés
3.1. Propriétés tensioactives des protéines modifiées : formation et caractéristiques du film interfacial
3.2. Protéines modifiées dans les systèmes
3.2.1. Émulsions
3.2.2. Mousses
3.2.3. Détergence
3.3. Propriétés tensioactives des polysaccharides modifiés
4. Assemblages non covalents : une alternative intéressante
Conclusions
Références bibliographiques
Chapitre 12 : Lipochimie
Introduction
1. Bases oléochimiques en détergence
1.1. Introduction
1.2. Contribution de l'élément hydrophobe
1.3. Fonctionnalité des chaînes hydrophobes
1.3.1. Tensio-actifs à bases d'acides gras
1.3.2. Tensio-actifs à base d'esters gras et d'alcools gras
1.4. Tensio-actifs non ioniques à caractère hydrophile
1.4.1. Alcools et esters gras alcoxylés
1.4.2. Tensio-actifs non ioniques totalement naturels
1.5. Conclusions et perspectives
2. Lubrifiants végétaux écocompatibles
2.1. Introduction
2.2. Structures chimiques des huiles minérales et propriétés des fluides fonctionnels
2.3. Structure des huiles végétales et propriétés fonctionnelles des huiles et dérivés
2.4. Performances lubrifiantes des esters oléochimiques
2.5. Étude structures-propriétés - Performance des esters totaux de néopentylpolyols
2.5.1. Indice de non-polarité
2.5.2. Viscosité - Esters totaux
2.5.3. Indice de viscosité
2.5.4. Point d'éclair
2.5.5. Point d'écoulement des esters totaux
2.5.6. Corrélations et exploitation
2.6. Esters lubrifiants encombrés et multipolaires
2.6.1. Propriétés physicochimiques et performances des esters encombrés et multipolaires
2.6.2. Principe de la mesure de la stabilité chimique par ATG/ATD/SM
2.6.3. Comparaison des valeurs de stabilité thermique par les températures de point d'éclair et d'analyse par ATG/ATD/SM
2.6.4. Résistance à l'oxydation de l'octanoate de carbonate de glycérol
2.6.5. Capacité de charge et performances anti-usure des esters de carbonate de glycérol
2.6.6. Propriétés tensio-actives des esters de CG
2.7. Remarques - Perspective
3. Solvants et technologie de remplacement
3.1. Introduction
3.2. Aspects réglementaires en matière de solvants organiques
3.3. Remplacement de solvant à problèmes
3.3.1. Solvants de remplacement dans les procédés d'extraction des huiles alimentaires résiduaires dans les tourteaux
3.3.2. Solvants de remplacement dans les procédés de nettoyage/dégraissage industriels
3.3.3. Alternatives « agrosolvants pour le remplacement de solvants pétrochimiques >>
3.4. Technologies alternatives
3.4.1. Alternatives aux solvants hydrocarbonés dans les peintures alkyles
3.4.2. CO2 supercritique : CO2-SC solvant de remplacement de nombreux solvants organiques
Conclusion
Références bibliographiques
Chapitre 13 : Fonctionnalisation des composés végétaux féruloylés en vanilline par les basidiomycètes
Introduction
1. Champignons filamenteux : un nouvel outil pour la production d'arômes naturels
1.1. Atouts des biotechnologies pour l'obtention d'arômes naturels
1.2. Potentialités des basidiomycètes
1.2.1. Arômes de type benzoate
1.2.2. Arômes de type phénylacétate
1.2.3. Arômes de type cinnamate
1.2.4. Arômes de type butanone
2. Vanilline : arôme du millénaire
2.1. Arôme naturel de vanille
2.1.1. Origine et culture du vanillier
2.1.2. Traitement des gousses vertes
2.1.3. Extrait de vanille
2.2. Vanilline de synthèse : arôme vanille identique au naturel
2.2.1. Synthèse de vanilline à partir de coniférine et d'eugénol
2.2.2. Synthèse de vanilline à partir de liqueurs sulfitiques
2.2.3. Synthèse de vanilline à partir de gaïacol
2.3. Production de vanilline par voie biotechnologique
2.3.1. Cultures végétales
2.3.2. Biotransformations microbiennes
3. L'espèce Pycnoporus comme outil de transformation des coproduits agro-industriels féruloylés en vanilline
3.1. Mise en évidence et contrôle des voies métaboliques impliquées dans la transformation de l'acide férulique par Pycnoporus cinnabarinus
3.1.1. Identification d'un modèle de basidiomycètes d'intérêt technologique et mise en évidence des voies métaboliques de transformation
3.1.2. Construction de lignées performantes par une approche non OGM
3.1.2. Association de champignons filamenteux aux propriétés de transformation complémentaires
3.2. Production de vanilline naturelle à partir de coproduits agro-industriels
3.2.1. Des coproduits agro-industriels européens riches en acide férulique
3.2.2. Fractionnement enzymatique de coproduits agro-industriels européens pour la libération d'acide férulique
3.2.3. Production de vanilline naturelle ex-betterave
3.2.4. Production de vanilline naturelle ex-maïs
4. Réglementation et contrôle
4.1. Spectrométrie de masse isotopique
4.2. Résonance magnétique nucléaire
Conclusion
Références bibliographiques
Chapitre 14 : Bioéthanol : comparaison des sources amidon, saccharose et Iignocellulose
Introduction
1. Caractéristiques communes des procédés de production de bioéthanol
1.1. Préparation du moût
1.2. Fermentation
1.3. Distillation déshydratation
1.4., Traitement des coproduits
2. Production de bioéthanol à partir de ressources saccharifères
3. Production de bioéthanol à partir de ressources amylacées
3.1. Préparation des moûts
3.2. Traitement des coproduits
4. Production de bioéthanol à partir de ressources lignocellulosiques
4.1. Préparation des moûts
4.1.1. Prétraitement
4.1.2. Hydrolyse enzymatique
4.1.3. Cellulases
4.2. Fermentation distillation
4.3. Traitement des coproduits
4.3.1. Traitement des hémicelluloses
4.4. Traitement du coproduit lignine
Conclusion
Références bibliographiques
Chapitre 15 : Biocarburants - Les carburants liquides
Introduction
1. Éthanol et ETBE
1.1. Éthanol
1.1.1. Utilisation de l'éthanol dans le monde
1.1.2. Équilibre entre énergie et gaz à effet de serre
1.1.3. Caractéristiques de l'éthanol
1.1.4. Éthanol et utilisations sur moteur
1.2. ETBE
1.3. Forces et faiblesses environnementales de la filière éthanol
2. Filière Biodiesel
2.1. Biodiesel de première génération : les esters d'huiles végétales
2.1.1. Préambule : huiles végétales pures
2.1.2. Esters méthyliques d'huiles végétales
2.1.3. EMHV : propriétés, performances et impact sur l'environnement
2.1.4. EMHV et spécifications
2.1.5. EMHV et performances sur moteurs
2.1.6. EMHV et impact sur l'environnement
2.2. Biodiesel de seconde génération : les carburants de synthèse de type BtL
Conclusion
Références bibliographiques
Chapitre 16 : Rôle de l'agriculture et des forêts dans l'effet de serre
Introduction : le contexte de l'effet de serre
1. Effet de serre et changement climatique
1.1. Concentration atmosphérique des gaz à effet de serre
1.2. Changement climatique
1.2.1. Détection du changement climatique
1.2.2. Attribution des causes du changement climatique
1.2.3. Prévision de l'augmentation du CO2 atmosphérique et du réchauffement global
1.2.4. Pluviométrie et événements climatiques extrêmes
1.3. La convention cadre des Nations unies sur le changement climatique (CCNUCC) et le protocole de Kyoto
1.4. Bilan des émissions françaises de gaz à effet de serre
2. Cycle du carbone
2.1. Stocks et flux planétaires
2.2. Biotransformation du carbone
2.3. Stockage de carbone dans les sols agricoles
2.4. Stockage de carbone dans la biomasse forestière
3. La biomasse comme source d'énergie
3.1. Gisement de biomasse
3.2. Différentes filières de conversion
3.2.1. Thermochimie
3.2.2. Digestion anaérobie
3.2.3. ConversiQns biologiques et chimiques
3.3. Biomasse et effet de serre
3.4. Perspectives et enjeux futurs
4. Écobilans
4.1. Cycle de vie et bilan environnemental d'une production agricole
4.2. Définition du système, choix des échelles de temps et d'espace
4.3. Calcul des émissions du système
Références bibliographiques
Chapitre 17 : Biodégradabilité : un atout pour la préservation des milieux biotiques
Introduction
1. Biodégradation et produits biodégradables
1.1. Processus de biodégradation
1.2. Polymères et produits biodégradables
2. Enjeux environnementaux et économiques
2.1. Avantages environnementaux des matériaux et produits biodégradables
2.2. Risques environnementaux potentiels des matériaux/produits biodégradables
2.3. Enjeux économiques
3. Méthodes d'évaluation
3.1. Évaluation de la biodégradabilité en milieu liquide
3.2. Évaluation de la biodégradabilité en milieu solide
3.2.1. Évaluation de la biodégradabilité de matériaux sur sol en laboratoire
3.2.2. Évaluation de la dégradation des produits liquides sur sol
3.2.3. Évaluation de la dégradation des produits solides in situ
3.3. Évaluation de l'écotoxicité
3.3.1. Écotoxicité aquatique
3.3.2. Écotoxicité terrestre
4. Législation, normalisation et labellisation, européennes et françaises
4.1. Législation européenne
4.1.1. Déchets
4.1.2. Produits liquides
4.2. Législation et réglementation française
4.2.1. Législation et réglementation applicables aux matériaux biodégradables
4.2.2. Législation et réglementation applicables aux produits liquides
4.3. Normalisation
4.3.1. Normalisation européenne
4.3.2. Normalisation ISO
4.3.3. Normalisation française
4.4. Labellisation
4.4.1. Matériaux biodégradables
4.4.2. Produits liquides biodégradables
Conclusion
Références bibliographiques
Chapitre 18 : Analyse économique des filières biocarburants
Introduction
1. Éléments de méthodologie, des modèles économiques d'exploitations agricoles à un modèle d'équilibre partiel multifilières et multi-agents
1.1. Filières biocarburants, différents niveaux d'analyse
1.1.1. Analyse du coût des matières premières
1.1.2. Approche systémique multifilières
1.1.3. Analyse de l'intérêt public (ou social) des filières
1.2. Approche méthodologique systémique : un assemblage de modèles microéconomiques constituant un modèle d'équilibre partiel
2. Résultats
2.1. Économie des ressources agricoles non alimentaires, coût d'opportunité et offre
2.1.1. Coût et offre de paille de céréales
2.1.2. Coûts et offres de cultures énergétiques
2.2. De l'offre agricole, à l'analyse microéconomique des filières et aux coûts des biocarburants
2.3. Du coût privé des biocarburants au coût social
Conclusions
Références bibliographiques
Index