2 août 2006

Des tensioactifs à label vert à partir du tourteau de colza

Face à l'augmentation considérable de la production d'huile de colza pour satisfaire le marché en expansion des biocarburants, il est nécessaire de prévoir une diversification de l'utilisation du co-produit obtenu, le tourteau, riche en protéines. Des chercheurs de l'INRA de Nantes ont développé un procédé pour produire des tensioactifs entièrement biodégradables à partir du tourteau de colza. Les tensioactifs, dont les domaines d'applications sont les mousses, les émulsions et les détergents, représentent un marché de 2,5 millions de tonnes en Europe, dont encore 70% proviennent du secteur pétrolier. Les tensioactifs " verts " mis au point par les chercheurs de l'INRA ont déjà prouvé leur efficacité dans le dégraissage des pièces métalliques des industries de la mécanique de précision. Ils sont actuellement testés pour produire des films non adhérents, utilisés par exemple pour protéger certaines surfaces...

Le développement de l'utilisation des biocarburants à base d'huile de colza va générer une augmentation considérable du volume du co-produit qu'est le tourteau. Le débouché traditionnel du tourteau de colza en alimentation animale, en Europe ou à l'exportation, sera très insuffisant et peu valorisant. Son utilisation en alimentation humaine n'étant pas actuellement résolue, c'est le domaine non alimentaire qui valorise le mieux ce tourteau.
Ainsi, l'objet du projet européen Enhance (2000-2003), coordonné par l'INRA de Nantes, consistait à explorer de multiples domaines d'application pour les protéines de colza, tels que les panneaux de particules et les matériaux d'isolation, les colles, le traitement du papier et les tensioactifs.
Le secteur des tensioactifs est apparu comme suffisamment porteur pour que les travaux soient poursuivis grâce à deux contrats successifs financés par l'Ademe. Les chercheurs de l'INRA ont développé un procédé pour produire des tensioactifs à partir des protéines de tourteau, en combinant efficacité en détergence et faible coût des opérations de fractionnement et de fonctionnalisation du tourteau. En coordination avec des chercheurs de l'Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques de Besançon (ENSMM) et un industriel du secteur, ils ont montré l'efficacité de ces dérivés du tourteau de colza comme détergents verts pour le nettoyage des pièces de l'industrie de mécanique de précision, puis pour la fabrication de films non adhérents.

Des protéines de colza... au tensioactif

Les agents tensioactifs doivent posséder deux pôles ou régions hydrophile et hydrophobe bien distincts pour stabiliser les interfaces eau / matière grasse. Ces molécules doivent être solubles et actives à l'interface. Ainsi le procédé de préparation de tensioactifs à partir du tourteau de colza comporte deux étapes successives, l'une d'extraction de molécules solubles, l'autre de fonctionnalisation.
Le tourteau de colza subit des traitements thermiques au cours de l'extraction d'huile. En conséquence, ses protéines sont dénaturées et très peu extractibles. C'est pourquoi la première étape du procédé consiste en une hydrolyse enzymatique qui permet de solubiliser les protéines. L'extrait riche en peptides est séparé des polysaccharides insolubles par centrifugation.
La fonctionnalisation consiste à greffer sur ces peptides des chaînes grasses carbonées, ce qui permet d'aboutir aux peptides végétaux fonctionnalisés. Ces peptides tensioactifs sont entièrement biodégradables, ce qui leur permet d'afficher le label vert.

Des protéines de colza... au tensioactif

Les agents tensioactifs doivent posséder deux pôles ou régions hydrophile et hydrophobe bien distincts pour stabiliser les interfaces eau / matière grasse. Ces molécules doivent être solubles et actives à l'interface. Ainsi le procédé de préparation de tensioactifs à partir du tourteau de colza comporte deux étapes successives, l'une d'extraction de molécules solubles, l'autre de fonctionnalisation.
Le tourteau de colza subit des traitements thermiques au cours de l'extraction d'huile. En conséquence, ses protéines sont dénaturées et très peu extractibles. C'est pourquoi la première étape du procédé consiste en une hydrolyse enzymatique qui permet de solubiliser les protéines. L'extrait riche en peptides est séparé des polysaccharides insolubles par centrifugation.
La fonctionnalisation consiste à greffer sur ces peptides des chaînes grasses carbonées, ce qui permet d'aboutir aux peptides végétaux fonctionnalisés. Ces peptides tensioactifs sont entièrement biodégradables, ce qui leur permet d'afficher le label vert.

Du détergent...

Selon la longueur de la chaîne d'atomes de carbone greffée, les propriétés de surface de ces molécules tensioactives varient. Par exemple, il est possible, en fonction de ces caractéristiques, de favoriser ou au contraire de minimiser l'aptitude de ces tensioactifs à stabiliser des mousses. Pour le nettoyage de pièces métalliques souillées dans les industries microtechniques, il faut maximiser les propriétés détergentes et minimiser les propriétés moussantes. Il reste à finaliser la formulation du produit pour les applications industrielles. L'industrie des traitements de surface (lunettes, montres, bijoux, parfumerie, accessoires de mode) serait un autre secteur d'application possible de ces propriétés tensioactives.

... au film non adhérent

Dans certains cas, il reste à la surface des matériaux traités une fine couche d'agents tensioactifs. Les chercheurs de l'INRA et leurs partenaires étudient ce phénomène qui peut représenter une avancée technologique s'il est maîtrisé : les surfaces métalliques ainsi traitées constituent des supports pour la fabrication de films minces pelables. Ces films non adhérents pourraient être utilisés dans l'industrie électronique, pour la protection de certaines pièces obtenues par électroformage.

Les chercheurs de l'INRA ont optimisé les différentes étapes du procédé pour que le coût de production des tensioactifs verts obtenus à partir du tourteau de colza soit proche de celui des tensioactifs concurrents issus du secteur pétrolier.

Contacts :
Serge BEROT
tél. : 02 40 67 51 30 ou 02 40 67 50 31
mél. : berot@nantes.inra.fr
Unité de recherche " Biopolymères, interactions assemblages ", département " Caractérisation et élaboration des produits issus de l'agriculture ", centre INRA de Nantes.

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