Academic literature on the topic 'Okoumea Klaineana pierre'

Introduction. Aucoumea klaineana Pierre is the most harvested timber species in Central Africa and plays a key role in the economy of Gabon. This tree is considered “Vulnerable” for more than three decades by the IUCN because its population is assumed to have been reduced by at least 50% as a result of logging. The objective of this review is to synthesize recent and relevant knowledge in order to update this status. It focuses more specifically on ecology, population dynamics, silviculture and impacts of logging. Literature. Its natural range mainly covers Gabon. It is a light-demanding and gregarious species that forms root anastomoses. It principally establishes itself in abandoned fields and savannahs. In mature forest its regeneration is rare and limited to large gaps. Selective logging only allows significant regeneration along roads. However, at the scale of Gabon, the species is abundant and its renewal is ensured. Legal logging does not threaten the species. However, after decades of logging focusing on best shaped trees, a production of lower quality is feared. The implementation of a thoughtful silviculture could be a solution. Conclusions. Aucoumea klaineana is not vulnerable under IUCN A1 criterion. However, the maintenance of a high-quality production over the long term calls for the implementation of silviculture based on a thorough knowledge of the factors affecting stand dynamics, especially the role of the rhizosphere. Although long described, the functioning of root anastomoses has never been studied in depth.

La présente étude s'inscrit dans le contexte général de la valorisation des coproduits de la filière bois du bassin du Congo en général, et d'Aucoumea klaineana Pierre (okoumé) du Gabon en particulier. Elle s'intéresse singulièrement au développement des procédés d'extraction et à l'analyse structurale des hémicelluloses, dont la valorisation à grande échelle a souvent été freinée par l'usage des traitements agressifs lors de leur extraction. Les travaux rapportés se focalisent premièrement sur la récupération, par précipitation, des hémicelluloses d'aubier et du bois de cœur d'okoumé, en se basant sur le procédé d'explosion à la vapeur (SE). Ensuite, l'étude s'est orientée vers la production des hémicelluloses par filtration membranaire des hydrolysats d'explosion à la vapeur d'okoumé. Enfin, une approche, qui combine une SE avant ou après une extraction séquentielle en milieu basique et/ou blanchiment, a été appliquée pour extraire les hémicelluloses d'okoumé. Les caractérisations analytiques des hémicelluloses ont montré une sélectivité d'extraction par SE, en fonction des paramètres de traitement appliquées (biomasse, température, durée et pH). Une imprégnation en milieu basique (NaOH), suivie d'une SE et d'une précipitation à l'éthanol, a produit des glucuronoxylanes de masse moléculaire élevée (GX, Mw = 65-100 KDa). Cependant, une imprégnation en milieu neutre suivie d'une SE et d'une précipitation à l'éthanol a favorisé une coextraction des GX et des glucomannanes (GM) fortement acétylés. Par ailleurs, le fractionnement de l'effluent aqueux de SE d'okoumé par diafiltration avec une membrane de 10 kDa a permis une séparation efficace des hémicelluloses en fonction de leurs poids moléculaires et de leurs degrés d'acétylation. Enfin, il a été montré qu'une étape de blanchiment avant le SE a augmenté l'accessibilité du substrat lignocellulosique
The present study is part of the general context of the valorization of the co-products of the wood sector of the Congo Basin in general, and of Aucoumea klaineana Pierre (Okoumé) from Gabon in particular. It is particularly interested in the development of extraction processes and the structural analysis of hemicelluloses, whose large-scale valorization has often been hindered by the use of aggressive treatments during their extraction. The work reported focuses first on the recovery, by precipitation, of hemicelluloses from sapwood and heartwood of okoumé, based on the steam explosion (SE) process. Then, the study was oriented towards the production of hemicelluloses by membrane filtration of okoumé steam explosion hydrolysates. Finally, an approach, which combines SE before or after sequential extraction in basic and/or bleaching media, was applied to extract okoumé hemicelluloses. Analytical characterizations of the hemicelluloses showed an extraction selectivity by EM, depending on the applied treatment parameters (biomass, temperature, duration and pH). Impregnation in basic medium (NaOH), followed by SE and precipitation with ethanol, produced high molecular weight glucuronoxylans (GX, Mw = 65-100 KDa). However, impregnation in neutral medium followed by SE and ethanol precipitation favored coextraction of GX and highly acetylated glucomannans (GM). Furthermore, fractionation of the aqueous okoume SE effluent by diafiltration with a 10 kDa membrane allowed efficient separation of hemicelluloses based on their molecular weights and degrees of acetylation. Finally, it was shown that a bleaching step before SE increased the accessibility of the lignocellulosic substrate

Ce travail reconstitue la succession secondaire derivant de la foret monodominante a okoume (aucoumea klaineana pierre), en zone cotiere du gabon. Deux approches methodologiques sont associees. La premiere identifie au sein de peuplements monodominants d'ages connus (de 15 a 55 ans) les changements de la structure et de la dynamique moteurs pour l'avancee de la succession. La seconde utilise l'heterogeneite structurale de la foret melangee mature environnant ces peuplements pour differencier un stade successionnel tardif d'un stade climatique. A partir de 30-40 ans, la strate dominee de la foret monodominante s'enrichit en especes caracteristiques de la foret mature. L'okoume domine cependant la succession pendant plus d'un siecle. Les okoumes dominants ont une croissance soutenue au moins jusqu'a 60 ans ; certains okoumes domines vivent longtemps sous le couvert des dominants. Leur croissance est bloquee mais ils reagissent fortement a une mise en lumiere. Vers 150 ans, la structure forestiere est encore tres marquee par l'importante ouverture du couvert : l'okoume est abondant, sous forme de tres gros individus ; les especes climatiques ont des structures diametriques decalees vers les petites classes de diametre ; des photographies hemispheriques montrent que le couvert reste assez ouvert. A cet age, la chute de gros okoumes voisins est a l'origine de grandes trouees de chablis a l'interieur desquelles l'espece ne se regenere pas (ou peu). La succession secondaire devient tres progressivement favorable a sacoglottis gabonensis puis aux especes climaciques, en particulier a erismadelphus exsul.

L’objectif de ce travail est d’étudier la valorisation des produits connexes de l’industrie gabonaise du bois d’okoumé dans un contexte de bioraffinerie. La production de bioéthanol cellulosique et de lignine en se basant sur un procédé de prétraitement transposable à l’échelle industrielle a été étudiée. Nos travaux, réalisés à l’échelle du laboratoire, portent sur (1) l’optimisation du prétraitement par explosion à la vapeur (EV), (2) l’extraction de la lignine de bois explosé par percolation avec de l’éthanol comme solvant, (3) la caractérisation des biopolymères (cellulose et lignine) et l’étude de l’impact des paramètres du prétraitement sur leur structure chimique et (4) la conversion du bois prétraité en éthanol par hydrolyse enzymatique et fermentation. Dans un premier temps nous nous sommes intéressés à optimiser les différents paramètres du procédé EV (granulométrie, pré-imprégnation, temps de séjour et température) concernant les teneurs en glucose, xylose et en lignine du bois explosé. L’impact du procédé sur la production de produits de dégradation des sucres (furfural et le HMF ) potentiellement inhibiteurs sur les enzymes et microorganismes a également été étudié. Il a été constaté que la taille des particules est un paramètre important à considérer dans l’amélioration du procédé, les particules fines conduisant à une dégradation importante de la cellulose durant le prétraitement. L’influence de la concentration en acide, utilisé pour imprégner la biomasse, ainsi que des paramètres du procédé (temps de séjour et température) sur l’hydrolyse des biopolymères (lignine et hémicelluloses) ont ensuite été étudiés. Des conditions permettant d’optimiser des teneurs en cellulose (> 59%) dans la matière prétraitée ont été retenues. Afin de mieux comprendre l’impact du prétraitement sur la lignine extraite à partir du bois explosé et anticiper une valorisation future, des analyses spectroscopiques (RMN HSQC et 31P) et chromatographiques (SEC) ont été réalisées. Une diminution de la teneur en β-O-4 est observée avec l’augmentation de la sévérité du traitement d’EV avec une dégradation quasi-totale des unités β-O-4 dans des conditions de plus grande sévérité (T = 210°C, t = 2,5 min et H2SO4 = 0,5%). Des phénomènes de recondensation par voie radicalaire de la lignine ont également été observés. La cellulose des différentes fractions solides récupérées après traitement EV a également été caractérisée par SEC, DRX pour étudier l’effet du traitement et identifier les paramètres clés dans l’amélioration de l’efficacition de la conversion de la cellulose en glucose. Une augmentation de la cristallinité avec l’augmentation de sévérité a été observée avec une chute importante du DP de la cellulose pour les EV réalisées avec imprégnation acide. La digestibilité enzymatique des résidus cellulosiques après EV par T. Reesei et l’extraction des lignines ont été étudiées. Les principaux paramètres affectant positivement la réactivité aux enzymes sont l’élimination d’une partie des polymères non cellulosiques et la chute de DP de la cellulose. A forte sévérité d’EV, une baisse de réactivité a été attribuée à la formation de pseudolignines. Les conditions optimales d’EV en vu d’une hydrolyse enzymatique sont les suivantes : T = 210°C, t = 5 min et H2SO4 = 0,25%. Une bonne fermentabilité des hydrolysats par Saccharomyces Cerevisiae a été obtenue. A partir de 100 Kg d’aubier d’okoumé, il est possible dans les conditions de notre étude de produire 11,9 Kg d’éthanol
The objective of this work is to study the valorization of co-products from the Gabonese okoumé wood industry in a biorefinery context. The production of cellulosic bioethanol and lignin based on a pre-treatment process that can be transposed to an industrial scale was studied. Our work, carried out on a laboratory scale, focused on (1) optimization of pre-treatment by steam explosion (SE), (2) extraction of lignin from exploded wood by percolation with ethanol as solvent, (3) characterization of biopolymers (cellulose and lignin) and study of the impact of pre-treatment parameters on their chemical structure, and (3) conversion of pre-treated wood to ethanol by enzymatic hydrolysis and fermentation. We were first interested in optimizing the different parameters of the SE process (particle size, preimpregnation, SE residence time and temperature) concerning the glucose, xylose and lignin contents of the exploded wood. The impact of the process on the production of sugar degradation products (furfural and HMF) potentially inhibiting enzymes and microorganisms was also studied. It was found that particle size is an important parameter to consider in process improvement, as fine particles lead to significant degradation of cellulose during pre-treatment. The influence of the concentration of acid, used to impregnate the biomass prior to SE, as well as process parameters (residence time and temperature) on the hydrolysis of biopolymers (lignin and hemicelluloses) was then studied. Conditions for optimizing cellulose contents (> 59%) in the pre-treated material were selected. In order to better understand the impact of pre-treatment on the lignin extracted from exploded wood and to anticipate future SE lignin utilizations, spectroscopic (HSQC and 31P NMR) and chromatographic (SEC) analyses were carried out. A decrease in β-O-4 content is observed with the increase in the severity of the treatment of SE with an almost total degradation of the β-O-4 units under conditions of highest severity (T = 210°C, t = 2.5 min and H2SO4 = 0.5%). Recondensation of lignin through radical coupling processes was also observed. The celluloses of the different solid fractions recovered after EV treatment were also characterized by SEC, DRX to study the impact of the treatment and to identify the key parameters in the improvement of the efficiency of cellulose to glucose conversion. An increase in crystallinity with increasing severity was observed with a significant drop in cellulose DP for acid impregnated SE. The enzymatic digestibility of cellulosic residues after SE and lignin extraction by T. Reesei was studied. The main parameters positively affecting the enzymic reactivity are the removal of part of the non-cellulosic polymers and the drop of cellulose DP. At high SE severity, a decrease in reactivity was attributed to the formation of pseudolignins. The optimal conditions for SE before enzymatic hydrolysis are as follows: T = 210°C, t = 5 min and H2SO4 = 0.25%. Good fermentability of the hydrolysates by Saccharomyces Cerevisiae was obtained. From 100 Kg of okoumé sapwood, it is possible to produce 11.9 Kg of ethanol