Soutenance de thèse - Ajith MATHEW

Soutenance de thèse - Ajith MATHEW en cotutelle internationale de thèse avec Cochin University of Science and TechnologyAjith MATHEW, en vue de l’obtention du grade de Docteur en Sciences pour l'Ingénieur, spécialité « Génie des Matériaux », présentera ses travaux intitulés : " Constructions en nanocellulose : amélioration de l’hydrophobie et de la résistance au feu pour des applications durables en purification de l’eau, isolation thermique et emballage alimentaire ", le 13 novembre à Lorient.

Date 13/11

Résumé

Constructions en nanocellulose : amélioration de l’hydrophobie et de la résistance au feu pour des applications durables en purification de l’eau, isolation thermique et emballage alimentaire.

Les préoccupations environnementales liées aux matériaux pétroliers stimulent la recherche d’alternatives renouvelables et biodégradables. Cette thèse développe des aérogels et nanopapiers multifonctionnels à base de nanofibres de cellulose (CNF) pour la purification de l’eau, l’emballage alimentaire et l’isolation thermique. Les CNF sont extraites de la plante invasive Celastrus orbiculatus par un procédé chimico-mécanique. Un traitement à la cire d’abeille par séparation de phases induite thermiquement (TIPS) réduit leur hydrophilie. Les aérogels ainsi modifiés conservent leur porosité et adsorbent efficacement la tétracycline dans l’eau. Appliqué aux nanopapiers, ce traitement améliore l’hydrophobicité et les propriétés barrières tout en préservant leur résistance mécanique et leur biodégradabilité, prolongeant ainsi la conservation des tomates. Pour l’isolation thermique, l’incorporation de poudre de coquilles d’œufs, suivie d’un traitement à la cire d’abeille, améliore la résistance au feu, l’hydrophobicité et les propriétés mécaniques des aérogels, tout en maintenant une faible conductivité thermique. La résistance au feu repose notamment sur la décomposition endothermique et des mécanismes protecteurs en phases gazeuse et condensée. Ces travaux illustrent la valorisation de biomasse invasive et de déchets alimentaires en matériaux durables à haute valeur ajoutée, dans une démarche d’économie circulaire.

Mots clefs : Nanofibres de cellulose, Lyophilisation, Presse chauffante, Résistance au feu, Hydrophobie, Purification des eaux usées, Isolation thermique, Emballage alimentaire

Abstract

Nanocellulose Constructs: Enhancing Hydrophobicity & Flame Retardancy for Sustainable Water Purification, Thermal Insulation, and Packaging.

Environmental concerns associated with petroleum-based materials have intensified the search for renewable and biodegradable alternatives. This thesis develops multifunctional cellulose nanofiber (CNF)-based aerogels and nanopapers for water purification, food packaging, and thermal insulation. CNFs were extracted from the invasive plant Oriental bittersweet through a chemo-mechanical process. A beeswax-based thermal-induced phase separation (TIPS) treatment was employed to reduce their intrinsic hydrophilicity. The modified aerogels retained their porous structure and effectively adsorbed tetracycline from water. Extending the same treatment to nanopapers improved their hydrophobicity and barrier properties while preserving mechanical strength and biodegradability, thereby extending the shelf life of fresh tomatoes. For thermal insulation applications, incorporating waste eggshell powder followed by beeswax treatment enhanced the flame resistance, hydrophobicity, and mechanical properties of CNF aerogels while maintaining low thermal conductivity. The improved flame resistance was attributed to endothermic decomposition and protective mechanisms in both the gas and condensed phases. Overall, this research demonstrates the valorization of invasive biomass and food waste into high-value sustainable materials, promoting green processing and circular economy principles.

Keywords: Cellulose nanofibers, Freeze-drying, Hot pressing, Flame retardancy, Hydrophobicity, Wastewater purification, Thermal insulation, Food packaging.

Membres du jury

• Dr Johnsy GEORGES, rapporteur avant soutenance, Scientist "G", Defence Institute of Biodefence Technologies, Inde
• Dr Tatiana BUDTOVA, rapporteur avant soutenance, Directrice de Recherche, CEMEF, Mines Paris PSL
• Pr Yves GROHENS, directeur de thèse, Université Bretagne Sud, IRDL CNRS UMR 6027, Plateau ComposiTIC
• Pr Jinu JACOB GEORGE, co-directeur de thèse, Professeur des Universités, Cochin University of Science and Technology
• Dr Bastien SEANTIER, co-directeur de thèse, Maître de Conférences HDR, Université Bretagne Sud, IRDL CNRS UMR 6027
• Pr Suverna TRIVEDI, examinatrice, Professeure des Universités, Indian Institute of Technology Kharagpur
• Pr Christophe BALEY, examinateur, Professeur des Universités, Université Bretagne Sud, IRDL CNRS UMR 6027
• Pr Sabu THOMAS, examinateur, Professeur des Universités Émérite, Mahatma Gandhy University

Les travaux sont dirigés par Yves Grohens, Jinu Jacob George et Bastien Seantier

École doctorale SPI.bzh N°647

Informations pratiques

Vendredi 13 novembre à 10h

Amphithéâtre HSE

IUT Lorient-Pontivy

Lorient

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Crédit photographique : ©Université Bretagne Sud. Service Communication