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Rangées de graines.. © Inra, Elena Schweitzer © Fotolia

Nos résultats

Sommaire
  1. Introduction
  2. Recherches et Innovations 2018 - Pour l'Aliment et les Bioproduits
  3. Jambon sec : un simulateur de procédé permet de définir des itinéraires de fabrication conduisant à l’élaboration de produits moins salés
  4. Les viandes bio contiennent-elles moins de contaminants chimiques ?
  5. La manière dont les protéines s’agrègent lors d’un traitement thermique module leur capacité sensibilisante
  6. Accroître la survie des probiotiques au séchage en stimulant leur adaptation aux stress
  7. Impact des traitements thermiques sur la digestion du lait maternel chez le nourrisson prématuré
  8. Recherches et Innovations 2017 - Pour l'Aliment et les Bioproduits
  9. Le pouvoir adhésif deLactococcus lactis: une histoire tirée par les « pili » ?
  10. Quand les biopolymères s'assemblent : un jeu d'énergie et d'entropie.
  11. Toute la digestion gastro-intestinale dans un laboratoire sur puce : le microdigesteur
  12. Dis, comment une goutte de lait devient-elle un grain de poudre ?
  13. Recherches et Innovations 2016 - Pour l'Aliment et les Bioproduits
  14. 13 minutes pour tout savoir sur la qualité des fromages et des recherches qu'elle implique
  15. Un nouveau procédé pour le bio-raffinage du végétal
  16. La membrane bactérienne sous la lumière UV du synchrotron SOLEIL
  17. L’ingénierie inverse ou la machine à remonter… le pain !
  18. Chimie verte : Améliorer la production de lipides chez la levure
  19. Des vins de qualité à teneur réduite en alcool acceptés par le consommateur
  20. Impact des procédés de fractionnement sur la distribution des mycotoxines dans le blé dur
  21. Pâtes aux légumineuses : comment la formule et le procédé confèrent à l’aliment ses qualités nutritionnelles
  22. Contrôler le brunissement des vins blancs par la sélection raisonnée de levures
  23. Des bactéries lactiques pour réduire l’allergénicité de certaines protéines du lait
  24. Eliminer les biofilms avec un détergent enzymatique : une alternative aux traitements à base de soude
  25. Néo-enzymes à façon pour la conception de vaccins antibactériens
  26. RMN : une méthode non destructive pour identifier et quantifier les molécules phosphorées
  27. Marché des viandes transformées : vers une méthode de référence ?
  28. Modélisation mécanique multi-échelle : de l’échelle nanométrique aux propriétés macroscopiques de la mie de pain
  29. Minimoulin : 500 g pour apprécier la valeur meunière des blés
  30. Production microbienne de lipides à usages énergétiques ou chimiques
  31. L'acide férulique, acteur discret mais universel de la construction des parois lignifiées
  32. Eco-conception de matériaux à base de co-produits du bois
  33. L'analyse des composés volatils pourrait permettre d'authentifier le système de production des poulets
  34. Des nanoparticules comme marqueurs de biopolymères en microscopie
  35. Pasteurisation, UHT, microfiltration... Tous les traitements n'ont pas le même impact sur la qualité nutritionnelle du lait
  36. Des rayons X pour caractériser les couches accumulées lors des opérations de filtration
  37. L'intégration des connaissances expertes appliquées à l'affinage des camemberts
  38. Maîtriser la perte de masse des fromages pendant l'affinage
  39. La mémoire de l'amidon
  40. Recherches et innovations 2015 - Pour l'Aliment et les Bioproduits
  41. Comportement des micelles de caséine lors de la filtration du lait
  42. Nouvelle enzyme de dégradation des pectines
  43. Digestion du nourrisson : un modèle permet d’étudier les allergènes alimentaires
  44. Digestion des protéines carnées
  45. Des émulsions modèles de la digestion révèlent l’effet protecteur des polyphénols
  46. Perception de l’astringence : un nouvel éclairage grâce à la spectrométrie de masse
  47. Hautes pressions : Nouvelles voies d'utilisation et de valorisation sur les aliments emballés
  48. Fours à injection de vapeur d’eau : jusqu'à 12% d’économie d’énergie
  49. Nouvelle méthode d’analyse rapide de la qualité des tomates et des abricots
  50. Jambon de Bayonne : des marqueurs de texture et d’arôme pour maîtriser la qualité
  51. Suraccumulation de lipides chez la levure S. cerevisiae : vers une production de biocarburants à usage aéronautique
  52. Fractionner la ventilation des hâloirs de fromagerie : 50% d’économie d’énergie
  53. Connaître la structure de l'amidon pour maîtriser ses applications
  54. L’IRM pondérée en diffusion : un outil générique pour la micro-imagerie des lipides dans les matrices alimentaires
  55. Caractérisation d’un gène majeur de la biosynthèse des anthocyanes dans la baie de raisin
  56. Nouveaux détecteurs d’activités enzymatiques à base de nanocouches semi-réflectives de biopolymères
  57. Vers la connaissance de la structure de la micelle de caséine
  58. Le chauffage du lait semble favoriser le développement de l’allergie chez les nourrissons
  59. Mieux comprendre le pouvoir moussant des protéines en étudiant leur comportement aux interfaces eau-air
  60. Nouveau modèle d’organisation en 3D de la membrane de globules gras du lait
  61. Comment les protéines alimentaires s’auto-assemblent en objets micrométriques
  62. Une nouvelle méthode de séparation permet de déterminer la structure complète de biopolymères
  63. Intérêt des métabolites volatils des produits carnés pour révéler les contaminations des animaux d’élevage aux micropolluants environnementaux
  64. SensinMouth quand le goût fait sens
  65. Un logiciel d’aide au choix d’un emballage pour la filière Fruits et Légumes frais construit sur une démarche d’ingénierie des connaissances
  66. SOLEIL nous éclaire sur la structure des protéines stabilisatrices des réserves lipidiques de plantes oléagineuses
  67. Un zoom sur le processus d’assemblage multi-échelle des protéines 
  68. Maîtrise du séchage de produits laitiers infantiles par la prise en compte des interactions eau-constituants
  69. Maîtriser l’acidité du vin par un procédé électro-membranaire : une nouvelle pratique œnologique autorisée en Europe et dans les pays viticoles du nouveau monde
  70. Stratégies de réduction du taux de sodium dans les aliments
  71. Pour une meilleure persistance de Lactococcus lactis dans le tractus digestif
  72. L’allergie alimentaire au blé : une histoire d’épitopes
  73. Des essais sur un modèle de souris allergiques révèlent le fort potentiel allergisant d’un procédé alimentaire : la désamidation du gluten de blé
  74. Protéger les lipides omega-3 de l’oxydation : le rôle clé des émulsifiants
  75. Quel impact de la cuisson sur la qualité des viandes ? Des images aux modèles mathématiques.
  76. Comment améliorer le pouvoir moussant des protéines ?
  77. Une cellule d’observation sous cisaillement de gels, mousses, pâtes et autres systèmes complexes
  78. Vers une compréhension des mécanismes impliqués dans la synthèse de tanins astringents
  79. Fractionnement du lait : des procédés membranaires éco-performants
  80. Qualité des vins : de l'oxygène un peu, beaucoup, ... pas du tout ?
  81. Obtenir des émulsions très stables sans tensioactifs grâce à des nanocristaux de polysaccharides issus de la biomasse.
  82. Découverte de nouvelles enzymes de dégradation des polysaccharides végétaux dans le microbiome intestinal humain
  83. La cutine de la peau des tomates pour de nouveaux polymères
  84. La texture des fruits : phénotypage et chémotypage de déterminants histologiques et pariétaux
  85. Simulation de la fragmentation orale d'aliments céréaliers fragiles ... Scrountch !
  86. La déglutition, un carrefour physiologique clé pour libérer les arômes 
  87. Un nouveau procédé de cuisson des viandes sous dioxyde de carbone pour réduire l'apparition de composés indésirables
  88. Dénaturation thermique des protéines musculaires par microspectroscopie FT IR localisée couplée au rayonnement synchrotron
  89. Des résines époxy biosourcées, sans bisphénol A, à partir de polyphénols naturels
  90. Structure d'un colloïde naturel : la micelle de caséine du lait
  91. Identification d'une souche d'Aspergillus qui améliore de 20% le rendement en glucose de la biomasse en conditions industrielles
  92. Une enzyme impliquée dans la polymérisation de la cutine
  93. Une farine de blé dur adaptée à la fabrication de baguettes traditionnelles
  94. Le virtuel pour guider la construction d’enzymes « sur mesure »
  95. Jusqu’où est-il possible de réduire la teneur en sel dans les charcuteries cuites ?
  96. Diffusion des molécules organiques dans les matériaux polymères : retour sur les lois connues
  97. Mousse intelligente : différentes manières de détruire une mousse sur demande !
  98. La Datte, riche en tanins et pourtant ni amère ni astringente
  99. Réduire la teneur en sel des aliments
  100. Recherches et innovations 2014

Des résines époxy biosourcées, sans bisphénol A, à partir de polyphénols naturels

Parmi les résines thermo-durcissables, les résines époxy sont largement employées dans l’industrie. Or, elles contiennent du bisphénol A (BPA), un monomère phénolique dont l’impact négatif sur la santé et l’environnement a été établi. Développer des composés alternatifs au BPA devient une priorité.

Mis à jour le 13/06/2013
Publié le 10/06/2013
Mots-clés :

Parmi les matériaux thermodurcissables, les résines époxy dont la production mondiale a atteint 2.2 millions de tonnes en 2011, sont largement utilisées dans la fabrication de nombreux objets et revêtements de notre vie quotidienne. On les trouve essentiellement dans les matières plastiques rigides (bonbonnes d’eau, appareils ménagers), revêtement intérieur des boîtes de conserve et des canettes mais aussi dans les domaines du bâtiment, de l’électronique et de l’aérospatial. Cependant, les procédés actuels de fabrication de ces résines font appel à des substances essentiellement issues des ressources fossiles dont les prix sont en constante augmentation et  qui s’avèrent extrêmement nuisibles à l’homme et à l’environnement (bisphenol A, épichlorohydrine…).

Plus de 70% des résines époxy actuellement commercialisables sont formulées à partir :

- d’un précurseur époxy synthétisé à partir de bisphénol A et d’épichlorohydrine

- d’un durcisseur amine, anhydride ou acide issu de l’industrie pétrochimique

Le bisphénol A (BPA) est un composé CMR (cancérogène, mutagène, reprotoxique) notoire. En France, une loi a été votée en 2011 pour interdire son utilisation dans la fabrication des biberons. Cette interdiction devrait s’étendre bientôt (2014) aux matériaux destinés au contact alimentaire.

Remplacer ces composés nocifs et concevoir des résines époxy à partir de molécules issues des ressources renouvelables, en employant des procédés de synthèse respectueux de l’environnement (principes de la chimie verte) constituent un des grands enjeux de la chimie d’aujourd’hui.

 

Valorisation des polyphénols naturels dans la synthèse de résines époxy

De nombreux travaux ont déjà été réalisés dans le domaine des résines époxy biosourcées. En particulier ceux portant sur la formulation des huiles végétales époxydées (soja, graines de lin, ricin…), ou l’utilisation de polysaccharides naturels comme le sorbitol ou le maltitol pour remplacer le bisphénol A. Cependant, les matériaux produits à partir de ces matières premières présentent une faible résistance à la chaleur et à l’humidité, limitant ainsi leurs domaines d’application. Nous avons employé des polyphénols naturels très abondants dans les résidus de la biomasse agricole et forestière pour obtenir des résines époxy biosourcées, tout en répondant aux principes de la chimie verte lors des procédés de synthèse.

Les composés phénoliques les plus abondants dans la nature après les lignines sont les tanins que l’on trouve principalement sous deux formes, tanins condensés et gallotanins hydrolysables. Pour mettre au point les réactions de fonctionnalisation, nous avons choisi d’utiliser les composés phénoliques simples (modèles) qui sont à la base de ces structures complexes : la catéchine qui est une des unités constitutives des tanins condensés, l’acide gallique qui est substituant des hydroxyles du polyol central des gallotanins et l’acide vanilique qui correspond au motif phénolique obtenu par dégradation des lignines.

La synthèse des précurseurs époxy biosourcés consiste à introduire des groupements réactifs sur les hydroxyles phénoliques de ces composés modèles. Il faut préciser que les composés phénoliques naturels, présentent en général un nombre plus élevé de fonctions hydroxyles que le bisphénol A, qui sont en outre diversement distribués sur les cycles aromatiques des composés phénoliques. Industriellement, l’introduction des groupements réactifs est réalisée à l’aide d’épichlorohydrine. Ce réactif toxique classé CMR selon la directive 67/548/CEE est souvent utilisé comme solvant de réaction.  Afin de s’affranchir de l’utilisation de ce composé, les groupements réactifs ont été introduits par une voie alternative qui est réalisée en deux étapes : l’allylation des groupements hydroxyles des composés modèles qui permet d’introduire des doubles liaisons, suivie de l’époxydation des doubles liaisons résultantes.

 

Une technique de synthèse pour la production de résines biosourcées

La première étape a été réalisée par voie chimique. La seconde étape a été effectuée par l’intermédiaire d’une enzyme immobilisée, la lipase B de Candida antarctica, qui génère in situ le réactif permettant d’oxyder les doubles liaisons avec des rendements pouvant atteindre 86%. L’enzyme est recyclée et réutilisée jusqu’à 6 fois, les autres réactifs employés (acide caprylique et eau oxygénée) sont moins nuisibles et moins couteux que l’épichlorohydrine. 

Cette voie alternative a conduit à de bons résultats avec l’acide gallique et l’acide vanilique mais n’a pas marché avec la catéchine. Seule la voie classique, réaction avec l’épichorohydrine, permet d’introduire des fonctions réactives et d’obtenir le précurseur époxy avec la catéchine.

Les précurseurs époxy de ces composés modèles ont ensuite été formulés avec un durcisseur pour obtenir la résine époxy. D’un point de vue chimique, les groupements réactifs introduits dans le précurseur époxy vont réagir avec les fonctions amines du durcisseur, pour former un réseau tridimensionnel qui constitue la résine époxy.

Les propriétés mécaniques et thermiques des résines époxy obtenues à partir des composés modèles sont au moins équivalentes à celles de la résine époxy industrielle synthétisée à partir de bisphenol A.

Les résultats de ces travaux ont démontré la faisabilité du projet. D’un point de vue fondamental, ils ont révélé la nécessité d’étudier les mécanismes des réactions qui peuvent différer d’un composé phénolique naturel à un autre. 

 

Cette technique de synthèse développée sur des molécules modèles va être employée pour la formulation de résines époxy biosourcées à partir d’extraits commerciaux de tanins hydrolysables et condensés

Une étude préliminaire sur des extrais d’écorces de bois (peu couteux) semble prometteuse pour la suite de nos travaux. Dans un deuxième temps, la synthèse d’autres types de matériaux à base de composés phénoliques (polycarbonates, vinylester)  va être étudiée.

 

Partenaires

Ce travail est effectué en collaboration avec l’UMR IATE Ingénierie des Agropolymères et Technologies Emergentes (INRA-Supagro Montpellier) ainsi que l’UMR IAM (Institut Charles Gerhardt, ENSCM de Montpellier).

 

Références bibliographiques

  • S. Singh, S. S-L. Li, Bisphenol A and phthalates exhibit similar toxicogenomics and health effects, Gene, 2012, 494, 85-91.
  • C. Aouf, J. Lecomte, P. Villeneuve, E. Dubreucq, H. Fulcrand, Chemo-enzymatic functionalization of gallic and vanillic acids: synthesis of bio-based epoxy resins prepolymers. Green Chemistry, 2012, 14, 2328-2336.
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