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De l’éthanol pour remplacer l’essence : comment produire efficacement du carburant à partir du bois

 

Le bioéthanol tiré du bois pourrait remplacer les carburants fossiles car il ne génère que de très faibles émissions de CO2, gaz préjudiciable au climat. L’amélioration du procédé de production de ce carburant de substitution permet son application industrielle et commerciale.

Description du projet (projet de recherche terminé)

Le recours au bioéthanol en tant que carburant réduit les émissions de gaz à effet de serre tels que le CO2. À l’heure actuelle, le bioéthanol provient principalement de sucre de canne ou d’amidon de maïs, ce qui le place en concurrence avec la production alimentaire et fourragère. Or, l’éthanol peut aussi être obtenu de la lignocellulose du bois, une biomasse potentiellement disponible en grande quantité en Suisse.

Toutefois, ce procédé étant nettement plus complexe sur le plan technique, son application à grande échelle n’était pas rentable jusqu’à présent. Le projet démontre que le procédé biotechnologique utilisé jusqu’ici peut être amélioré. Le principal défi consiste à décomposer la lignine. Présente en abondance, elle inhibe la dégradation de la cellulose et de l’hémicellulose du bois en sucres simples. L’ajout de souches de champignons dégradeurs de lignine dans le réacteur permet de résoudre ce problème.

Contexte

Pour des raisons politiques, la Suisse ne souhaite pas produire de biocarburants à partir de plantes pouvant potentiellement servir à la production alimentaire ou fourragère. En revanche, elle dispose de quantités relativement importantes de bois, matière première qui pourrait être utilisée pour fabriquer des biocarburants dits de deuxième génération. Le bois est toutefois riche en lignine, une substance qui entrave la décomposition en sucres simples des polymères que sont la cellulose et l’hémicellulose. Par conséquent, si la Suisse désire à l’avenir produire du bioéthanol à grande échelle à partir de déchets de bois, la dégradation des polysaccharides en sucres simples doit être fortement simplifiée afin de réduire son coût.

Objectif

La transformation en éthanol d’un bois riche en lignine comme le hêtre est cependant complexe sur le plan biotechnologique. C’est pourquoi les chercheurs ont élargi le consortium microbien jusqu’alors utilisé en y ajoutant des souches de champignons dégradeurs de lignine. Ceux-ci permettent une amélioration du rendement et de la vitesse de réaction ainsi qu’une réduction de la consommation énergétique dans l’étape de prétraitement.

Importance

Pour préserver notre planète et mieux exploiter les ressources en bois de la Suisse, il est logique de remplacer l’essence et le diesel par de l’éthanol issu du bois. Le procédé étudié peut permettre de produire de l’éthanol de manière durable et décentralisée. Il présente par ailleurs l’avantage de réduire les trajets nécessaires au transport de la biomasse.

Résultats

Grâce à ce procédé, les chercheurs sont parvenus à obtenir autant de sucre, et donc d’éthanol, que possible tout en réduisant au maximum la consommation énergétique. Deux étapes sont nécessaires pour maximiser le rendement en hémicellulose et minimiser la production d’inhibiteurs.

Enfin, la construction d’un nouveau réacteur de 3,6 litres a démontré que ce procédé fonctionne aussi dans un réacteur agitateur et qu’il pourra donc être employé à une échelle intéressante pour l’industrie.

Le projet a non seulement amélioré le rendement, il a aussi réduit la consommation énergétique du procédé. Par ailleurs, la consolidation technique réalisée en a amélioré la rentabilité.

Titre original

Enhanced direct fermentative production of chemicals from forestry residues in a membrane biofilm reactor by enzymatic in-situ delignification

Responsable du projet

  • Dr Michael Hans-Peter Studer, Haute école des sciences agronomiques, forestières et alimentaires HAFL, Division Agronomie, Haute école spécialisée bernoise, Zollikofen

 

 

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 Contact

Dr. Michael Studer Haute école des sciences agronomiques, forestières et alimentaires
Haute école spécialisée bernoise
Länggasse 85 3052 Zollikofen +41 31 910 22 63 michael.studer1@bfh.ch