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Composites papier à haute teneur en solides poreux pour la capture de polluants gazeux en conservation préventive de biens culturels (Document en Français)
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  • http://www.theses.fr/2023MNHN0038/abesLien brisé : nonDroits d'accès : non autorisé
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Ce document est protégé en vertu du Code de la Propriété Intellectuelle.

Modalités de diffusion de la thèse :
  • Thèse confidentielle jusqu'au 18/12/2024.
 
Informations sur les contributeurs
Auteur : Tignol Pierre-Edouard
Tignol, Pierre-Edouard
Nom
Tignol
Prénom
Pierre-Edouard
Nationalité
Français

Date de soutenance : 18-12-2023

Directeur(s) de thèse : Lavédrine Bertrand
Lavédrine, Bertrand
Nom
Lavédrine
Prénom
Bertrand
- Serre Christian
Serre, Christian
Nom
Serre
Prénom
Christian
- Dupont Anne-Laurence
Dupont, Anne-Laurence
Nom
Dupont
Prénom
Anne-Laurence
- Pereira Pimenta Vanessa
Pereira Pimenta, Vanessa
Nom
Pereira Pimenta
Prénom
Vanessa


Etablissement de soutenance : Paris, Muséum national d'histoire naturelle
Paris, Muséum national d'histoire naturelle
Nom
Paris, Muséum national d'histoire naturelle

Laboratoire : Centre de recherche sur la conservation (Paris)
Centre de recherche sur la conservation (Paris)
Nom
Centre de recherche sur la conservation (Paris)

Ecole doctorale : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris ; 1995-....)
École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris ; 1995-....)
Nom
École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris ; 1995-....)

  
Informations générales
Discipline : Chimie
Classification : Chimie, minéralogie, cristallographie

Mots-clés libres : Metal-Organic Frameworks (MOFs), Cellulose, Paper Composite, Adsorption, Biens culturel, Composé Organique Volatil (COV)
Mots-clés :
  • Metal-organic frameworks
  • Adsorption
  • Patrimoine culturel -- Conservation et restauration
Résumé : La qualité de l'air dans les institutions patrimoniales (bibliothèques, archives, musées, galeries) est un paramètre important pour la conservation préventive des objets et collections qu'elles abritent. Les polluants gazeux présents dans l'air intérieur peuvent s'accumuler dans les espaces clos (armoires, boîtes, vitrines) où sont exposés ou stockés les objets patrimoniaux et provoquer prématurément leur dégradation. Parmi ces polluants, les acides carboxyliques, formique et acétique notamment, et le sulfure d'hydrogène comptent parmi les plus agressifs au regard des matériaux du patrimoine. En vue de purifier l'air en réduisant leur concentration, des adsorbants sont usuellement disposés à proximité des objets. Dans le cadre du projet européen NEMOSINE, des « Metal-Organic Framework » (MOF) à base de fer et de ligands commerciaux (MIL-100(Fe), MIL-127(Fe)) et possédant des sites acides de Lewis se sont montrés très efficaces pour le piégeage sélectif des vapeurs d'acide acétique émises par les films cinématographiques en acétate de cellulose. Cependant, à l'état de poudre après synthèse, les MOFs nécessitent une mise en forme pour leur utilisation pratique dans les environnements patrimoniaux.Dans les travaux présentés, une méthode innovante de structuration de la poudre sous forme de feuille papier, initialement proposée au Centre de Recherche sur la Conservation (CRC), a été optimisée pour former un prototype de composite MOF dans une matrice de cellulose. Les études menées ont permis d'atteindre un procédé de formulation simple, rapide et suivant les principes de la chimie verte, consistant à mélanger des fibres et nanofibres de cellulose (ou cellulose microfibrillée) avec des particules de MOF en phase aqueuse, afin de former un papier composite à haute teneur en MOF (> 70 % m/m). Ce procédé permet une manipulation aisée, en accord avec des propriétés mécaniques adéquates, de flexibilité et de résistance à la traction des feuilles. Le papier composite conserve intactes les propriétés d'adsorption d'acide acétique de la poudre (isothermes d'adsorption et tests en chambre d'exposition), contrairement aux billes ou granules traditionnels. Finalement, la versatilité de cette méthode a été éprouvée en réalisant des feuilles de papier similaires avec d'autres solides poreux (autres MOFs, charbon actif, zéolithe) qui ont également démontré leur efficacité pour piéger les polluants gazeux.Des essais comparatifs en conditions environnementales (humidité relative moyenne, température ambiante, pression atmosphérique) en chambre d'essai ont été menés avec divers composites papier adaptés à la capture individuelle de quelques centaines de ppm d'un polluant cible parmi les plus délétères pour certains objets patrimoniaux et/ou pour la santé des usagers (acides carboxyliques, furfural, sulfure d'hydrogène). A saturation du polluant dans les pores des solides poreux, les feuilles de papier chargées en MOF au fer, ici le MIL-100(Fe), comportant des sites acides de Lewis montrent de meilleures performances que les autres papiers composites hautement chargés (autres MOFs, charbon actif, zéolithe), tout en assurant un stockage sans relargage. Des essais normalisés de vieillissement thermique des feuilles de papier MOF au regard des matériaux du patrimoine ont permis de montrer que la feuille de papier chargée en MOF est compatible avec les matériaux photographiques et cellulosiques, ouvrant ainsi la perspective d'une utilisation pour améliorer la qualité de l'air dans les armoires ou boîtes de conservation.Les travaux présentés dans ce manuscrit ont été réalisés au Centre de Recherche sur la Conservation (CRC) au Muséum National d'Histoire Naturelle (MNHN, Paris) ainsi qu'à l'Institut des Matériaux Poreux (IMAP) à l'Ecole Supérieure de Physique et Chimie Industrielles de la ville de Paris (ESPCI) et l'Ecole Normale Supérieure (ENS).
  
Informations techniques
Type de contenu : Text, Image
Format : PDF
  
Informations complémentaires
Entrepôt d'origine : STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises
Identifiant : 2023MNHN0038
Type de ressource : Thèse
À propos Aide
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