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Fabrication combinée de carburants et de produits chimiques à partir de bois

 

Une approche innovante de prétraitement du bois pour la production de carburants et de substances chimiques constitue le cœur de ce projet. Les chercheurs y combinent le prétraitement à la vapeur et le recours à des "pièges à radicaux".

Description du projet (projet de recherche terminé)

Le projet a étudié un procédé spécial de prétraitement à la vapeur capable de briser la structure du bois. Ce procédé se distingue par l’ajout de "pièges à radicaux" empêchant que la lignine se lie à nouveau. L’étape suivante du traitement – l’hydrolyse enzymatique – donne ainsi un rendement plus élevé en sucres, qui peuvent ensuite être transformés en biocarburants. En outre, un nouveau concept de fabrication de produits chimiques à partir de la lignine a été étudié.

Contexte

Comparés aux biocarburants issus du maïs ou du sucre de canne, les biocarburants d’origine ligneuse présentent de nombreux atouts sur les plans économique et écologique (coûts, disponibilité et absence de concurrence avec la production d’aliments). En revanche, la transformation du bois en biocarburant s’avère beaucoup plus délicate que celle de l’amidon de maïs ou du sucre de canne. En effet, la cellulose, l’hémicellulose et la lignine qui composent le bois sont étroitement liées. Lors de la production de biocarburant, cette imbrication empêche la dégradation enzymatique de la lignocellulose en sucres pouvant ensuite être distillés en bioéthanol. Un prétraitement du bois s’impose donc, afin d’en éclater la structure et d’en améliorer l'accès enzymatique.

Objectif

La préparation à la vapeur est une des solutions potentielles de prétraitement de la biomasse. Toutefois, elle favorise les réactions de réticulation des fragments de lignine obtenus. Les "pièges à radicaux" peuvent parer à ce phénomène indésirable et optimiser nettement le traitement initial du bois. Le procédé développé dans ce projet permet d’une part de générer une fraction de cellulose à accès enzymatique amélioré et d’autre part de produire une fraction de lignine de grande qualité. Celle-ci peut alors servir de matériau de départ pour l’élaboration de substances chimiques aromatiques.

Importance

Le procédé étudié vise la production de carburants et de substances chimiques aromatiques qui proviennent actuellement presque exclusivement de ressources pétrochimiques. Il ouvre ainsi de nouvelles possibilités de remplacement partiel du pétrole par la biomasse.

Résultats

Le projet a montré qu’un traitement à la vapeur combiné à l’ajout de pièges à radicaux améliore le rendement de glucose obtenu à partir de bois de résineux d’un facteur atteignant 64 pour cent.

Le transfert du réacteur à cuve agitée de laboratoire au procédé industriel d’explosion de vapeur a démontré une augmentation du rendement en glucose de 150 pour cent avec un prétraitement à l’explosion de vapeur.

Titre original

Use of scavengers in the pretreatment of lignocellulosic biomass for improved chemicals production

Responsable du projet

  • Prof. Philipp Rudolf von Rohr, Institut für Verfahrenstechnik, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich

 

 

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 Contact

Prof. Philipp Rudolf von Rohr Institute of Process Engineering
ETH Zurich
Sonneggstrasse 3 8092 Zürich +41 44 632 24 88 vonrohr@ipe.mavt.ethz.ch