Cellulose
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La cellulose est un glucide, polymère du glucose (ou polysaccharide de glucose), de formule (C6H10O5)n (n compris entre 200 et 14 000) et principal constituant des végétaux et en particulier de la paroi de leurs cellules.
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[modifier] Sources de Cellulose
Lorsque la cellulose est solubilisée, elle forme des fibres végétales (microfibrilles). Il s'établit des liaisons hydrogènes entre les molécules de glucose des différentes chaînes.
C'est le principal constituant du bois. La cellulose constitue la matière organique la plus abondante sur la Terre (plus de 50 % de la biomasse). La quantité synthétisée par les végétaux est estimée à 50-100 milliards de tonnes par an.
 Le coton est une source importante de cellulose |
 La cellulose est le constituant principal du bois |
[modifier] Structure
Les monomères de glucose sont liés entre eux par des liaisons béta 1-4, conduisant à des polymères linéaires. Ces polymères s'associent entre eux par des liaisons intermoléculaires de type liaisons hydrogène, conférant ainsi une structure fibrillaire à la cellulose.
La structure de la cellulose a une grande influence sur le comportement chimique et les propriétés macroscopiques de celle-ci. Différents niveaux de description structurale sont à prendre en compte.
[modifier] Structure moléculaire
La cellulose est un homopolymère linéaire composé de très nombreuses unités de D-Anhydroglucopyranose (AGU) reliées entre elles par des liaisons glycosidiques β-(1→4). Le motif de répétition est le dimère cellobiose. Les AGU se trouvent en conformation chaise et possèdent 3 fonctions hydroxyles : 2 alcools secondaires (en position 2 et 3) et un alcool primaire (en position 6). Ces fonctions hydroxyles, ainsi que les liaisons glycosidiques, se situent en position équatoriale par rapport au plan du cycle ce qui entraîne donc que les hydrogènes du cycle se trouve en position axiale.
Le degré de polymérisation diffère énormément selon l'origine de la cellulose; sa valeur peut varier de quelques centaines à quelques dizaines de milliers.
[modifier] Structure supramoléculaire
La molécule est étirée, car les liaisons sont équatoriales, et permettent donc une extension maximale. L'agencement se fait ensuite en micro-fibrilles (environ 1500 molécules par fibre).
[modifier] Propriétés
Elle n'est pas digérée par l'homme, mais est cependant utile au bon fonctionnement des intestins sous forme de fibres végétales. Les animaux herbivores utilisent en général des enzymes d'origine exogène, c'est-à-dire produites par certaines bactéries de la flore intestinale pour digérer la cellulose.
[modifier] Principaux dérivés
Les groupements hydroxyles de la cellulose peuvent réagir partiellement ou totalement avec différents réactifs chimiques pour donner des dérivés cellulosiques possédant des propriétés propres.
Les principales familles de dérivés de la cellulose sont les esters et les éthers de cellulose.
[modifier] Applications
[modifier] Bois énergie
la cellulose est le principal composant du bois. En ce sens, c'est l'élément essentiel de la combustion du bois qui est, par exemple, la première source d'énergie renouvelable en France.
[modifier] Additif alimentaire
La cellulose et ses dérivés sont utilisés dans l'industrie alimentaire. En tant qu'additifs alimentaires ils portent les codes de E 460 à E 466 :
- E 460 I : Cellulose microcristalline
- E 460 II : Poudre de cellulose
- E 461 : Methylcellulose
- E 462 : Ethylcellulose
- E 463 : Hydroxypropylcellulose
- E 464 : Hydroxypropylmethylcellulose
- E 465 : Ethylmethylcellulose
- E 466 : Carboxymethylcellulose
[modifier] Autre
La cellulose est une importante matière première industrielle. Elle sert :
- soit sous forme de fibres brutes à la fabrication de pâte à papier, soit pâte mécanique qui inclut la cellulose, l'hémicellulose et la lignine du bois, soit pâtes chimiques qui contiennent des fibres de cellulose uniquement ;
- soit, après transformation dans l'industrie chimique :
- à la fabrication de fibres textiles artificielles, acétate de cellulose, viscose, rayonne... Ces fibres de cellulose artificielles sont de plus des précurseurs pour la fabrication de fibres de carbone thermiquement isolantes utilisées comme renfort des matériaux de protection thermique de l'industrie aérospatiale.
- de produits divers, acétate de cellulose, cellophane, celluloïd, rhodoïd, collodion…
- d'explosifs, nitrate de cellulose, nitrocellulose.
- Sous forme microcristalline, elle peut servir de liant pour fabriquer des cachets à partir de poudre.
- Elle peut servir également d'isolant thermique et phonique, soit en panneaux, soit en vrac.
- Elle est aussi utilisée pour la fabrication de feuilles à rouler transparentes, ressemblant à du film plastique.
[modifier] Voir aussi
[modifier] Références
- (en)Comprehensive Cellulose Chemistry par D. Klemm, B. Philipp, T. Heinze, U. Heinze et W. Wagenknecht, éditions Wiley-VCH 1998.
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