Production of cellulose micro- and nano-fibres : State of the art

1 Production of cellulose micro- and nano-fibres : State of the art Denilson da Silva Perez a , Sandra Tapin-Lingua a , Michel Petit-Conil a,b , Julien Braz c , Gilberto Siqueira c , Alain Dufresne c a) Institut Technologique FCBA, Grenoble, France b) Centre Technique du Papier (CTP), Grenoble, France c) PAGORA Grenoble INP, Grenoble, France Abstract Cellulose is not only the most available natural polymer on earth, but also one of the most interesting, naturally existing, supramolecular structures. From a quite simple chemical structure (two molecules of anhydroglucose composing a cellulobiose unit), an amazing 3D network formed by hydrogen bonds leads to a complex structure formed by nano-domains of crystalline structure co-existing with amorphous cellulose. This crystalline structure is responsible for its intrinsic strength and its relatively high chemical stability. The potentials of exploiting its supramolecular structure from a technological point of view, allied to its availability and renewability, place cellulose as an excellent candidate for the sustainable development of new high-performance and high added-value materials. Cellulose micro- and nano-fibres seem to be one of the ways of better exploiting such potential than the usual cellulosic fibres. In this presentation, the production of micro-, and nano-fibres is described in two parts: the first part is devoted to the state of the art about the cellulose microfibrils existing in nature. The second part describes the different approaches used for isolate them as cellulose microfibrils or nanocristals (whiskers) as well as the main applications. Resumo A celulose Ø nªo somente o polmero natural terreste mais abundante, mas tambØm uma das mais interessantes estruturas supramoleculares naturais. A partir de uma estrutura qumica aparentemente simples (duas molØculas de anidroglucose que compıem uma unidade celobiose), uma rede tridimensional fantÆstica formada por ligaıes de hidrogŒnio leva a uma estrutura complexa formada por nanocristais que co-existem com regiıes de celulose amorfa. Esta estrutura cristalina Ø responsÆvel pela resistŒncia intrinsica e a estabilidade relativemente alta da celulose. A possibilidade de se explorar technicamente esta estrutura supramolecular, alida grande disponibilidade e ao carÆter renovÆvel da celulose a colocam como um excelente candidato ao desenvolvimento sustentavel de novos materiais de alta performance e alto valor agregado. Micro e nanofibras de celulose sªo das possibidades de melhor se explorar tal potential ao invØs das fibras celulosicas atualmente produzidas. Nesta apresentaªo, a produªo deste tipo de material celulsico Ø descrita em duas partes : na primeira parte, Ø feito um estado da arte sobre a existŒncia de microfibras de celulose na natureza. Na segunda parte do trabalho, diferentes processos para isolar microfibras ou nanocristais (whiskers) de celulose assim que as principais aplicaıes sªo apresentadas. Keywords : cellulose, microfibers, nanofibers, whiskers, microfibrils, acid hydrolysis, enzymatic hydrolysis, composites. Palavras-chave : celulose, microfibras, nanofibras, whiskers, microfibrilas, hidrolise acida, hidrolise enzimatica, compositos.