La cellulose qui est un polysaccharide produit par photosynthèse dans les plantes, compose environ 50% de la biomasse totale sur la terre. Il devance un autre polysaccharide, la chitine, qui est produite par les animaux marins, les insectes et les moisissures.
Le chitosane est un polysaccharide aminé d’origine animale extrait de la chitine que l’on rencontre principalement dans les exosquelettes des crustacés et des mollusques (Perez-Mateos, 2009). La chitine est trouvée également dans la paroi intestinale de certains insectes et dans les parois cellulaires de champignons et de certaines algues. La chitine et le chitosane présentent une structure d’aminopolysaccharides contenant à la fois des groupements D-glucosamine et N-acétyl-D-glucosamine. Le chitosane est obtenu industriellement par des réactions de dé-acétylation à la soude.
La distinction entre les deux polymères se fait par le degré d’acétylation (DA) : tout copolymère ayant un DA inférieur à 50% est un chitosane. La principale caractéristique du chitosane par rapport aux autres polymères naturels est sa polycationicité (pKa = 6.2 – 6.8, fonction du DA) qui lui permet d’interagir avec des substances anioniques comme les protéines, les polymères anioniques, les acides gras, les acides biliaires ou encore les phospholipides.
Les chitosanes et leurs dérivés sont principalement utilisés comme floculant de molécules à forts poids moléculaires comme les protéines ou les polysaccharides. Ils ont aussi des capacités importantes à se fixer sur les huiles alimentaires et hydrocarbures. Cette affinité est due à la structure tri dimensionnelle de la molécule de chitosane qui a la forme d’une hélice dont le centre est hydrophobe donc qui a une affinité lipophile. A l’inverse, la partie extérieure de la molécule de chitosane est hydrophile et possède des synthons aminés conférant à cette molécule la capacité de fixer des molécules chargées comme les minéraux et métaux « lourds ». Les chitosanes ont généralement une forte affinité pour les colorants alimentaires ou autres molécules du même type du fait justement de ces deux caractères hydrophile-lipophyles. Certains pesticides peuvent être également fixés pour les mêmes raisons biochimiques. Certains auteurs ont créé des hydrogels capables de transporter des molécules médicamenteuses.
Certains auteurs rapportent que parmi les principales applications des chitosanes, il y a l élimination de plus de 90% des solides et 95% d huile résiduelle des effluents des huileries de palme. Le chitosane réduit fortement la turbidité des eaux usées agricoles et de l eau de mer. Le chitosane modifié, tel que le chlorure de 3-chloro-2-hydroxypropyl triméthylammonium greffé sur carboxyméthyl-chitosane, permet de traiter une solution de forte turbidité (400 mg/L kaolinite) et phosphate (25 mg/L). Le chitosane modifié diminue la turbidité de 99% et la teneur en phosphate de 97% à tout pH, alors que ces abattements sont inférieurs à 80% pour le chitosane brut. Le chitosane élimine également les cellules cyanobactériennes de 99% et les microcystines (toxines produites par les cyanobactéries) de 50%.
