Composé polymère naturel, la cellulose offre de nombreuses applications industrielles. Principalement issue des parois cellulaires végétales, elle est l'un des composés organiques les plus abondants sur Terre. Grâce à sa structure moléculaire unique, sa dégradabilité respectueuse de l'environnement et ses excellentes propriétés physiques et chimiques, elle est largement utilisée dans la fabrication du papier, des textiles, des plastiques, des matériaux de construction, de la médecine, de l'agroalimentaire et d'autres industries.
1. Industrie papetière
L'industrie papetière est le principal domaine d'application de la cellulose. Les fibres végétales peuvent être transformées en pâte après traitement mécanique ou chimique. La cellulose, composant principal de ce procédé, assure résistance et durabilité. Lors de la fabrication du papier, l'absorption d'eau, le lissé et la résistance à la traction peuvent être contrôlés par l'ajout d'additifs chimiques et l'utilisation de différentes combinaisons de fibres. L'émergence du papier recyclé souligne encore davantage la durabilité et la recyclabilité de la cellulose, la rendant ainsi plus avantageuse pour les matériaux respectueux de l'environnement.
2. Industrie textile
Les fibres de cellulose (comme le coton) sont largement utilisées dans la fabrication de tissus et constituent la matière première de base de l'industrie textile. Les fibres de coton contiennent plus de 90 % de cellulose, ce qui les rend douces, hygroscopiques, respirantes et offrent d'excellentes propriétés, adaptées à la fabrication de divers types de vêtements. Ces dernières années, les fibres de cellulose peuvent être traitées chimiquement pour former des fibres de cellulose régénérées telles que les fibres de viscose et les fibres de modal, élargissant ainsi son utilisation dans l'industrie textile. Ces fibres sont non seulement douces et confortables, mais possèdent également de bonnes propriétés antibactériennes et biodégradables.
3. Bioplastiques et matériaux biodégradables
La cellulose peut être utilisée pour fabriquer des plastiques biodégradables dans l'industrie du plastique, ce qui constitue l'un des axes de recherche majeurs pour résoudre le problème de la « pollution blanche ». En la transformant en acétate de cellulose ou en éther de cellulose, elle peut être utilisée pour fabriquer des films plastiques écologiques, de la vaisselle, etc. Ces matériaux présentent une excellente stabilité chimique et de bonnes propriétés physiques, et se dégradent facilement en milieu naturel, réduisant ainsi l'impact des déchets plastiques sur l'environnement.
4. Matériaux de construction
Dans le secteur de la construction, la cellulose est largement utilisée pour la fabrication de panneaux de fibrociment, de plaques de plâtre renforcées de fibres et de matériaux d'isolation thermique. L'association de fibres de cellulose à d'autres matériaux permet d'améliorer leur résistance aux chocs et à la traction, ainsi que leur isolation thermique et phonique. Par exemple, l'isolant thermique en cellulose est un matériau écologique. L'injection de poudre ou de particules de cellulose dans les murs permet d'isoler et de réduire efficacement le bruit. De plus, ses propriétés anti-insectes naturelles favorisent son utilisation dans la construction.
5. Industrie alimentaire et pharmaceutique
Les dérivés de la cellulose tels que la carboxyméthylcellulose (CMC) et la méthylcellulose (MC) ont également des applications importantes dans les industries agroalimentaire et pharmaceutique. La carboxyméthylcellulose est largement utilisée comme épaississant, stabilisant et émulsifiant dans les aliments, tandis que la méthylcellulose est souvent utilisée comme désintégrant dans les comprimés en raison de sa bonne adhérence et de sa biocompatibilité. De plus, la cellulose peut être ajoutée aux aliments comme fibre alimentaire pour améliorer la santé intestinale.
6. Industrie cosmétique
La cellulose est souvent utilisée comme épaississant et stabilisant dans les cosmétiques. Par exemple, la carboxyméthylcellulose et la cellulose microcristalline peuvent augmenter la viscosité et la stabilité des cosmétiques et éviter la stratification des ingrédients. De plus, sa dégradabilité et sa non-toxicité la rendent idéale pour les produits nettoyants, les soins de la peau et le maquillage.
7. Matériaux et matériaux filtrants respectueux de l'environnement
Grâce à sa structure poreuse et à sa bonne adsorption, la cellulose est de plus en plus utilisée dans les matériaux filtrants. Les membranes et les nanofibres de cellulose sont utilisées dans la filtration de l'air, le traitement de l'eau et le traitement des eaux usées industrielles. Les matériaux filtrants en cellulose peuvent non seulement éliminer les particules en suspension, mais aussi adsorber les substances nocives, offrant ainsi une grande efficacité et un respect de l'environnement. De plus, la recherche appliquée sur les nanofibres de cellulose leur confère un fort potentiel dans les industries de la filtration et de la protection de l'environnement.
8. Champ énergétique
La biomasse cellulosique suscite également un vif intérêt dans le secteur énergétique. Elle permet de produire des énergies renouvelables telles que le bioéthanol et le biodiesel par biodégradation et fermentation. Comparés à l'énergie pétrochimique, les produits de combustion de la biomasse sont relativement respectueux de l'environnement et s'inscrivent dans le concept de développement durable. La technologie de production de biocarburant cellulosique s'améliore progressivement, offrant de nouvelles perspectives d'énergie propre pour l'avenir.
9. Application de la nanotechnologie
Les nanofibres de cellulose (NFC) représentent une avancée majeure dans la recherche sur la cellulose ces dernières années. Grâce à leur résistance élevée, leur faible densité et leur excellente biocompatibilité, elles sont largement utilisées dans divers matériaux composites. Leur ajout peut améliorer considérablement les propriétés mécaniques des matériaux composites. Comparées à d'autres nanomatériaux, les nanofibres de cellulose sont renouvelables et biodégradables, ce qui leur confère un fort potentiel pour les dispositifs électroniques, les capteurs, les implants médicaux et les matériaux haute performance.
10. Technologie d'impression et de jet d'encre
En impression et en jet d'encre, les dérivés de cellulose sont utilisés pour améliorer la fluidité et l'absorption des encres, rendant ainsi l'impression plus uniforme. Dans les encres d'impression jet d'encre, la cellulose permet d'obtenir des couleurs plus riches et plus nettes. De plus, sa transparence et sa résistance améliorent la qualité du papier imprimé et réduisent la diffusion de l'encre, offrant ainsi des produits imprimés de meilleure qualité.
En tant que polymère naturel renouvelable et dégradable, la cellulose est devenue un matériau essentiel de la fabrication moderne. Sa large application dans divers domaines témoigne de sa diversité et de son respect de l'environnement, et favorise la transformation verte de nombreuses industries. À l'avenir, grâce au développement continu des sciences et des technologies et aux avancées de la nanotechnologie de la cellulose, ses applications se diversifieront.
Date de publication : 01/11/2024