Les récentes découvertes dans le domaine des agents protecteurs de viscosité et des catalyseurs redox, nous permettent d'entrevoir le développement d'une technologie de délignification électrocatalytique efficace. Notre étude porte sur la délignification des pâtes kraft de feuillus et de résineux par voie électrochimique. Des catalyseurs redox et des agents protecteurs de viscosité sont utilisés dans notre cellule électrolytique.

Le système utilisé pour la délignification électrocatalytique est un système en continu où la pâte et l'électrolyte sont recirculés à l'aide d'une pompe à diaphragme. La cellule électrolytique est munie d'une anode rectangulaire en acier inoxydable bipolaire de surface totale égale à 200 cm² et de deux cathodes rectangulaires en carbone-graphite. Ce système étant utilisé à température ambiante, à la pression atmosphérique, les réactifs sont générés « in-situ » et les électrolytes sont réutilisables, tous ces avantages réunis ensemble comportent des impacts économiques et écologiques importants par rapport à une délignification conventionnelle à l'oxygène.

La délignification électrocatalytique a été d'abord réalisée avec une solution d'électrolyte, composée d'un mélange de 0,5 M d'alcali (NaOH) et de 3 mM de ferricyanure de potassium (K₃Fe(CN)₆), permettant de générer les réactifs de délignification à même le réacteur. L'électrolyse d'une pâte kraft de résineux et de feuillus dans cette solution engendre une diminution de la viscosité de 51 %. Il a été montré que l'utilisation d'agents protecteurs de viscosité tel que le mono-tert-butylhydroquinone (MTBHQ), le 2,6-di-tert-butyl-4-méthylphénol (BHT), le 3-tert-butyl-hydroxyanisole (BHA) ou le tert-butylperhydroxyle (TBHP) dans un système électrolytique catalysé par du ferricyanure de potassium réduit considérablement les coupures de chaînes cellulosiques et hémicellulosiques. En effet, lorsqu'un protecteur de viscosité comme le TBHP est ajouté à l'électrolyte, la perte de viscosité est réduite à 11 % pour une pâte kraft de résineux. Quant aux résultats obtenus pour la pâte kraft de feuillus, l'ajout d'un protecteur tel que le BHT réduit la perte de viscosité à 26 %.

Bien que l'utilisation des agents protecteurs réduit la perte de viscosité, on remarque également une influence non-négligeable sur la délignification.

En effet, sans l'ajout de ces anti-oxydants, la délignification d'une pâte kraft de résineux atteint un taux de 56 % alors qu'en utilisant un agent protecteur, il a été observé que l'indice kappa de cette pâte est diminué de seulement 19 %. Les rendements observés pour la délignification d'une pâte kraft de feuillus en présence de BHT montrent une diminution de l'indice kappa de 27 % alors qu'une électrolyse sans l'ajout d'antioxydant permet une délignification de 54 %.

Dans la perspective d'accroître la sélectivité de nos réactions de délignification, nous avons utilisé comme catalyseur redox, un polyoxornétalate de vanadium, K₅[SiVW₁₁O₄₀].12H₂O, communément appelé POM. Une délignification de 57% a été observée sans altération de la cellulose dans un système contenant la même solution d'électrolyte que le ferricyanure. Sous les conditions expérimentales étudiées, les résultats obtenus indiquent que des bénéfices intéressants peuvent être atteints de telle sorte que l'approche de la technologie électrolytique peut avoir un avenir prometteur.

25 octobre 2001