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Des émulsions d'une stabilité incroyable

De la cellulose qui s'organise à l'interface eau-huile.

Représentation schématique et image en microscopie électronique à balayage illustrant la surface lisse de l’interface huile et des cristaux de cellulose en monocouche d’une goutte d’émulsion.. © Inra, I. Capron
Mis à jour le 17/03/2016
Publié le 11/03/2016

En raison des nouvelles exigences environnementales liées d’une part à la raréfaction des ressources pétrolières et d’autre part à la volonté de limiter les impacts environnementaux de l’activité humaine, les ressources renouvelables ont vu leur attractivité augmenter. Parmi les polymères biosourcés potentiellement intéressants, la cellulose, ressource abondante, renouvelable et biodégradable a retenu ces dernières années une attention particulière.

L’unité BIA a démontré la capacité de nanocristaux de cellulose non modifiés à stabiliser des interfaces eau/huile formant des émulsions extrêmement stables stables sans aucun tensio-actif (Brevet WO2012/017160). Cette stabilisation d’émulsion par adsorption de particules solides à l’interface huile/eau, dite "émulsions de Pickering" présente des propriétés étonnantes en termes de stabilité pour l'encapsulation de l'huile. Ces propriétés sont dues à la fois à leur forme anisotrope et à la nature irréversible de leur adsorption.

Des expériences réalisées au laboratoire Léon Brillouin du CEA à  Saclay en diffusion de neutrons ont permis de sonder la structure formée à cette interface huile-eau selon la présence ou l’absence de charges de surface. L'équipe de BIA a ainsi pu mettre en évidence que la présence d’une seule couche de cristaux pour une épaisseur de 7 nanomètres est à l’origine de l’incroyable stabilité de ces émulsions qui restent stables pendant des mois. En absence de charges les cristaux sont moins bien organisés et une épaisseur de 18 nanomètres est alors obtenue à l’interface eau/huile.

Ces émulsions à base de cellulose pourraient ainsi constituer une bonne alternative aux dérivés pétroliers pour de nombreuses applications dans les cosmétiques, les produits pharmaceutiques ou des revêtements.

Partenaires : ce travail a été réalisé en collaboration entre l'unité BIA (Inra Angers-Nantes) et le laboratoire Léon Brillouin (CEA-Saclay, Gif-sur-Yvette).

Publication associée : Cherhal, F., Cousin, F., & Capron, I. Structural Description of the Interface of Pickering Emulsions Stabilized by Cellulose Nanocrystals. Biomacromolecules, 2016, 17 (2), 496–502. http://dx.doi.org/10.1021/acs.biomac.5b01413

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Caractérisation et élaboration des produits issus de l’agriculture
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Pays de la Loire