Production de bioéthanol à partir d'une biomasse lignocellulosique multi-ressources locale par prétraitement Organosolv et hydrolyse enzymatique PDF Download

Author: Maarouf Abdou Alio
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Book Description
Dans un contexte de transition énergétique et de lutte contre le dérèglement climatique, la production de bioéthanol de 2ème génération est reconnue comme une voie prometteuse pour réduire notre dépendance aux combustibles fossiles. Mon travail de thèse a porté sur l'étude de faisabilité de la production de bioéthanol de 2ème génération à partir d'un substrat végétal de type « déchet bois », constitué de sciure récupérée auprès d'une scierie locale. Cette sciure est un mélange de quatre espèces de bois de types résineux, représentatives des essences locales. L'analyse chimique de ce déchet a montré qu'il contient environ 70% (g/g) de source potentielle de sucres sous forme de cellulose et d'hémicelluloses exploitables pour la production d'éthanol de 2ème génération par voie biochimique qui fait intervenir trois étapes clés : une étape de prétraitement, une d'hydrolyse enzymatique ou chimique, enfin, une étape de fermentation.L'étape de prétraitement choisie dans ce travail repose sur une méthode Organosolv avec chauffage par micro-ondes. Ce procédé utilise un solvant organique pur ou dilué, additionné d'un catalyseur pour éliminer la lignine tout en favorisant la récupération de la cellulose et des hémicelluloses et en limitant la formation d'inhibiteurs. La lignine, coproduit du fractionnement, peut être valorisée par ailleurs. Des paramètres tels que la concentration en acide sulfurique (H2SO4) en qualité de catalyseur, le rapport éthanol/eau dans le solvant d'extraction, la température et la pression de traitement appliquées ont été étudiés pour optimiser le fractionnement du bois, le rendement et la pureté de la cellulose, la récupération de la lignine et l'absence de formation d'inhibiteurs. Pour le prétraitement, les conditions optimales qui ont été obtenues expérimentalement sur la sciure sont les suivantes : un rapport éthanol/eau de 60/40 avec 0,25% de H2SO4 pour une extraction d'une heure à 175 °C. Ces conditions ont permis d'éliminer 50% de la lignine tout en préservant 82 ± 3% de la cellulose initiale avec une pureté de 71 ± 3%. Ensuite, l'hydrolyse enzymatique du substrat prétraité a été conduite dans des conditions optimales par un cocktail d'enzymes Cellic® Ctec2, (Novozymes, Danemark) à 50 °C et sous agitation (180trs/min), ce qui a permis d'atteindre un taux de conversion de la cellulose en glucose de 80% après 12 jours. Enfin, après enrichissement de l'hydrolysat obtenu, la fermentation de celui-ci par une souche de Saccharomyces cerevisiae a conduit à l'obtention d'un rendement de fermentation alcoolique proche de 80% du rendement théorique, ce qui semble cohérent avec l'absence d'inhibiteurs observée durant les différentes étapes.Les simulations de procédé à l'échelle de la bioraffinerie ont montré que 70 088 tonnes/an de biomasse humide pouvaient être converties en 11 400 tonnes/an d'éthanol en minimisant les besoins en eau et en éthanol (respectivement 4,8 litres d'eau par litre d'éthanol et 99% de taux de récupération de l'éthanol), au prix de besoins plus élevés en énergie (respectivement 10,9 and 8,6 kWh/L d'éthanol pour les utilités chaudes et froides) que pour les prétraitements en phase aqueuse.