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Division de la lignine pour former des composés aromatiques

 

La lignine présente un potentiel considérable pour la fabrication de composés chimiques utilisables par l’industrie. Du fait des propriétés structurelles de cette molécule, une nouvelle combinaison de procédés chimiques et biologiques promet d’être plus efficace que les processus utilisés jusqu’à présent pour la dépolymérisation de la lignine.

Description du projet (projet de recherche terminé)

Après la cellulose, la lignine est le composé organique le plus abondant sur terre. Sa composition chimique en fait une ressource renouvelable possible pour la fabrication de composés aromatiques utiles pour l’industrie chimique. Des décennies de recherche ont été nécessaires pour développer des procédés adéquats permettant de dépolymériser ces molécules qui ont une structure complexe et résistante. Les processus chimiques donnent certes de bons résultats, mais nécessitent de hautes températures et l’utilisation de nombreuses substances chimiques. Les procédés biologiques naturels de décomposition de la lignine qui résultent de l’action des champignons, peuvent par conséquent contribuer à diminuer la consommation d’énergie et les coûts des substances chimiques.

Contexte

Pour des raisons de protection du climat et de sécurité de l’approvisionnement, les carburants et composés chimiques provenant de sources renouvelables suscitent un intérêt croissant. La méthode actuelle de fabrication des biocarburants produit d’énormes quantités de lignine, qui sont aujourd’hui malheureusement encore brûlées. Du fait de sa structure chimique, la lignine pourrait toutefois servir de base pour la production de composés aromatiques, à l’heure actuelle encore obtenus à partir du pétrole.

Objectif

Dans ce projet, une combinaison de plusieurs étapes de traitement enzymatiques et chimiques en vue de décomposer la lignine a été testée. Première étape du processus : le bois a été soumis à une réaction biochimique douce, qui a permis par la même occasion le recyclage des biocatalyseurs utilisés. Cette première étape rend la lignine plus accessible au traitement chimique. Deuxième étape : le traitement chimique est réalisé à l’aide d’acide formique, afin d’obtenir des composants aromatiques. Sur la base des enseignements tirés des deux étapes du procédé, les chercheurs ont cherché à optimiser la configuration de ces deux étapes, afin d’atteindre un rendement maximum des composés finaux recherchés. Parallèlement, la dépense en énergie et produits chimiques a pu être réduite.

Importance

Les résultats du projet pourraient contribuer au développement d’une nouvelle technologie pour les bioraffineries permettant de valoriser le matériel végétal ligneux. Ils devraient également livrer de nouvelles informations sur les procédés comme la décomposition enzymatique de la lignine ou les synergies entre la catalyse enzymatique et chimique pour l’exploitation de la lignine.

Résultats

Les différents procédés testés pour le prétraitement puis la décomposition de la lignine ont permis d’acquérir de nouvelles connaissances, par exemple sur la solubilité de la lignine ou sur le potentiel de réutilisation des biocatalyseurs.

Titre original

Sequential treatment of lignins by advanced chemical oxidation processes and nanobiocatalysis for the production of industrially relevant oligomers and monolignols

Responsables du projet

  • Prof. Philippe Corvini, Institut für Ecopreneurship, Hochschule für Life Sciences, Fachhochschule Nordwestschweiz, Muttenz
  • Prof. Philipp Rudolf von Rohr, Institut für Verfahrenstechnik, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich

 

 

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 Contact

Prof. Philippe Corvini Hochschule für Life Sciences Fachhochschule Nordwestschweiz Gründenstrasse 40 4132 Muttenz +41 61 467 43 44 philippe.corvini@fhnw.ch