Sustainable natural dyeing of wool : process optimization, fastness improvement, and waste valorization

L'industrie textile est un important contributeur à la pollution environnementale, en grande partie en raison de sa dépendance aux colorants synthétiques, toxiques, persistants et non biodégradables. Les colorants naturels constituent une alternative renouvelable et moins toxique ; cependant, leur adoption industrielle est limitée par une faible solidité des couleurs, une variabilité d'un lot à l'autre, l'absence de protocoles normalisés et une vulnérabilité aux fraudes. Pour surmonter ces limitations, cette thèse propose un cadre intégré pour la teinture naturelle de la laine, visant à améliorer les performances, la reproductibilité et la durabilité, tout en permettant la traçabilité des procédés et la valorisation des déchets. Sept colorants naturels, garance (Rubia tinctorum), réséda (Reseda luteola), brou de noix (Juglans regia), curcuma (Curcuma longa), écorce de grenade (Punica granatum), henné (Lawsonia inermis) et indigo (Indigofera tinctoria), ont été appliqués dans des conditions optimisées d'extraction, de mordançage et de teinture, déterminées par une méthodologie de surface de réponse (RSM), aboutissant à 44 étiquettes de couleur reproductibles avec coordonnées CIELAB définies, constituant une bibliothèque de référence standardisée. Deux approches complémentaires ont ensuite été introduites pour améliorer les interactions teinture-fibre. La première, repose sur l'utilisation de sels métalliques, qui ont permis d'accroître l'intensité colorimétrique, d'améliorer la solidité au lavage et d'assurer la récupération complète du mordant tout en respectant les normes environnementales pour les rejets. La seconde consiste en une cationisation de surface de la laine par le chitosane, augmentant la fixation des colorants, renforçant la solidité et conférant des propriétés antimicrobiennes au textile. Afin de garantir l'authentification et la traçabilité, une méthode d'extraction inversée non destructive, basée sur l'extraction assistée par ultrasons, a été développée, permettant d'identifier avec précision les colorants et mordants directement à partir des fibres teintes. Dans une logique d'économie circulaire, la biomasse résiduelle issue des colorants, illustrée par les déchets de garance, a été transformée en adsorbants par hydrothermalisation assistée par micro-ondes, permettant une décoloration efficace des eaux grâce à un mécanisme d'adsorption synergique confirmé par des analyses cinétiques, d'isothermes et thermodynamiques, tandis qu'une analyse de cycle de vie a montré une empreinte environnementale nettement réduite par rapport aux procédés conventionnels. Dans l'ensemble, cette thèse propose un cadre de teinture naturelle de la laine standardisé, traçable et respectueux de l'environnement, intégrant des pratiques durables, des outils de caractérisation avancés, des procédés optimisés, des méthodes d'authentification et des stratégies d'économie circulaire.