Valorisation macromoléculaire des humines, de la kératine et des lignines par copolymères et composites durables

Scientific and market researches are developed to replace the non-renewable fossil resources with renewable raw materials, and to reduce and valorise the industrial waste in order to develop new innovative green materials. Conversion of lignocellulose during acid-catalysed hydrolysis process leads to the valorisation of this biomass into value added chemical building blocks (HMF, FF, LA, etc.), but also provoke the formation of a dark-coloured by-product called humins. Feathers represent around 5‒7% of the corporal mass of an adult chicken, being one of the main wastes generated by the poultry industry. Knowing that the chicken feathers consist of 91% keratin, this side-product can be an important renewable source used as alternative for fossil derivative materials. The main objective of this thesis was the valorisation of humins and of chicken feathers in order to develop eco-friendly materials. Firstly, humins-based resins have been designed with modulable properties from elastic to rigid. Then, these humins-based resins were used for composites production with chicken feathers and lignin as bio-fillers. Thereafter, to produce fully bio-based thermoset resins, humins were copolymerized with phloroglucinol diglycidyl ether, a green epoxy comonomer from algae. Moreover, recyclable bio-based composites were developed by reinforcing humins-based thermoset resins with various natural non-woven fibers such as chicken feathers and vegetable fibers in order to develop eco-friendly materials for automotive industry. Finally, bio-based thermoset materials based on resorcinol diglycidyl ether, an aromatic epoxy compound derived from wood, and chicken feathers or lignin were developed. The studies developed in this thesis propose the synthesis, elaboration and characterization of several bio-resins and bio-composites fulfilling the criteria and requirements asked for an industrial valorisation.Des études scientifiques et industrielles sont axées pour remplacer les ressources fossiles par des matières premières renouvelables, pour réduire et valoriser les déchets industriels afin de développer de nouveaux matériaux verts et innovants. La conversion de la lignocellulose en bioraffineries par hydrolyse acide permet la valorisation de cette biomasse en produits plateforme à valeur ajoutée (HMF, FF, LA, etc.), mais provoque également la formation d'un sous-produit : les humines. Les plumes représentent de 5 à 7% de la masse corporelle d'un poulet adulte, étant l'un des principaux déchets générés par l'industrie de la volaille. Sachant que les plumes de poulet sont composées à 91% de kératine, ce déchet peut devenir une source renouvelable importante et utilisée comme alternative aux matières premières fossiles. L'objectif principal de cette thèse fut la valorisation des humines et des plumes de poulet afin de développer des matériaux « durables ». Tout d'abord, des résines à base d'humines ont été conçues, ayant des propriétés variant de flexibles au rigides. Ensuite, ces résines à base d'humines ont été utilisées comme matrice pour préparer de matériaux composites avec des plumes de poulet et de la lignine comme biocharges. Par la suite, des résines thermodurcissables entièrement biosourcées ont été synthétisées par la copolymérisation des humines avec le phloroglucinol diglycidyl éther, un monomère époxy obtenu à partir d'algues. De plus, des composites biosourcés recyclables ont été développés en renforçant les résines thermodurcissables à base d'humines avec diverses fibres non tissées comme les plumes de poulet ou les fibres végétales. Enfin, des matériaux thermodurcis biosourcés à base de diglycidyl éther de résorcinol et de plumes de poulet ou de lignine ont été élaborés. Les études réalisées dans cette thèse proposent la synthèse, l'élaboration et la caractérisation de plusieurs bio-résines et bio-composites répondant aux critères et exigences demandés pour une valorisation industrielle