Extraction d'alginate à partir d'algues:

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A partir des algues, il est possible d’extraire des polymères et ainsi réaliser des  bioplastiques. Pour notre expérience, nous avons extrait les alginates à partir d’algues brunes laminaires, en particulier le Kombu.  Cette extraction utilise aussi la chimie bleue, car la matière première est issue de la mer.

 

Le Kombu est une algue riche en sucre. Les sucres qu’elle contient sont sans calories car ce sont des polysaccharides. En japonais Kombu signifie « bonheur ». Cette algue est considérée comme une plante de santé dans la tradition orientale. 

 

Les polysaccharides extraits à partir de ces algues sont les alginates. Les alginates sont des sels de l'acide alginique. 

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Pour écrire le protocole d’extraction de l'alginate à partir d'algues, nous avons utilisé les sources référencées en annexe. Le protocole est détaillé en annexe.

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Pour notre expérience, nous allons extraire les alginates à partir de 40g de Kombu déshydraté (soit 100 g après réhydratation). Pour extraire les alginates, plusieurs étapes sont nécessaires après une réhydratation et une fragmentation :

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Déminéralisation :

cette étape permet de dissoudre le calcium, le magnésium et le sodium par l’acide sulfurique.                                  

                                                        Ca(Alg)2 (aq) + H2SO4 (aq)    →    2 HAlg (aq)  + CaSO4 (aq)

                                                        Mg(Alg)2 (aq)  + H2SO4 (aq)   →   2 HAlg (aq)  + MgSO4 (aq)

                                                        2Na(Alg)2 (aq)  + H2SO4  (aq)  →   2 HAlg (aq) + Na2SO4 (aq)

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Neutralisation : pour éliminer toute trace de calcium, magnésium et sodium.

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Décoloration : pour éliminer les pigments.

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Extraction : on réalise une carbonatation au carbonate de sodium, afin que l'acide alginique, insoluble dans l'eau passe dans la phase liquide. Lors de la carbonatation, le carbonate de sodium lyse les cellules algales, puis réagit avec l’acide alginique. L’acide alginique réagit avec le carbonate de sodium pour former l’alginate de sodium, ce qui augmente la viscosité.

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                                                     2 HAlg (aq) + Na2CO3 (aq)     →   2 NaAlg (aq) + H2O (l) + CO2 (g)

​                                                                                            -      viscosité      +

                                    

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Précipitation : Pour récupérer l’acide alginique, il faut le précipiter en acidifiant la solution avec de l’acide sulfurique. Comme la solution est très visqueuse, il faut la diluer 3 à 4 fois. L’excès de carbonate de sodium va également réagir avec l’acide sulfurique pour donner de l’eau, du gaz carbonique et du sulfate de sodium.  Il se forme à la surface une ≪mousse ≫ d'acide alginique.

                                                  2 NaAlg (aq) + H2SO4 (aq)  →   2 HAlg (s) + Na2SO4 (aq)

                                                  Na2CO3 (aq) + H2SO4 (aq)  →   H2O (l) + CO2 (g)  + Na2SO4 (aq)

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Déshydratation : La mousse d’acide alginique est filtrée et séchée à l’air libre.

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Nous avons obtenu 32 g d’acide alginique (30% humidité) à partir des 100 g de Kombu, soit un rendement de 31%.

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Transformation de l'alginate en  film plastique :

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L’acide alginique obtenu est insoluble dans l’eau. A partir de cet acide alginique (E400), plusieurs dérivés sont possibles : l’alginate de sodium (E401), l’alginate de potassium (E402), l’alginate de calcium (E403), l’alginate d’ammonium (E404), l’alginate de propylène glycol (E405), l’alginate de triéthalamine (E406).

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                                                          source : http://biosol.free.fr/liens/algi/Mode%20d'extraction.htm

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L’alginate de sodium peut  être  utilisé  en  tant qu’épaississant, stabilisant, gélifiant et agent filmogène. Ses propriétés ont été étudiées pour la première fois en 1881 par le chimiste anglais E.C. Standford. Nous avons choisi ce dérivé pour la suite de notre expérience.

L’acide alginique est transformé en alginate de sodium en présence de carbonate de sodium :

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                                                  2HAlg (s)  + Na2CO3 (aq)  →   2NaAlg (s) + H2CO3 (aq)

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Après séchage et broyage manuel sur un tamis nous avons récupéré 11 g d’alginate de sodium.

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Pour l’étude de la dégradation nous avons voulu prendre comme témoin des films issus d’alginate de sodium commercialisé.

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Le bioplastique obtenu à partir de l'acide alginique est très ressemblant à un plastique issu du pétrole.