Les produits lignocellulosiques comme source de biocarburants. concept de bioraffinage

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François-Xavier Pagé
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1 Les produits lignocellulosiques comme source de biocarburants de deuxième génération dans un concept de bioraffinage

2 Plan Introduction Constituants des différentes parois cellulaires Plateforme biochimique Plateforme thermochimique Coûts Défis pour chaque plateforme

3 Bioraffinage : Définition Conversion de la biomasse en de multiples bioproduits et en énergie Plus précisement : Filière allant de la Plus précisement : Filière allant de la production de la biomasse, sa logistique et son prétraitement jusqu à sa conversion (plateformes biochimique ou thermochimique) en bioproduits et énergie

4 Du raffinage du pétrole au raffinage de la biomasse Pétrole brut Carburants Combustibles Produits de base Produits à usages spécifiques Energie (80%) Pétrochimie Lubrifiants, Solvants

5 Du raffinage du pétrole au raffinage de la biomasse Biomasse Biocarburants Biocombustibles Produits de base Produits à usages spécifiques Bio-énergie Agro-bio-chimie Biolubrifiants, Biosolvants

6 Betterave Feuilles Découpage 1 ère transformation Pressage Pulpes Racines 1 ère transformation Lavage, découpe Précipitation Extraction Purification Rubisco Notes vertes Extraction aqueuse Pulpes Mélasse (1) Jus Bétaine, Saponines 1+2 Extraction acide Industrie de cracking Purification Mélasse (2) Sucrerie Épuration Évaporation Cristallisation Mélasse Distillerie Fermentation Distillation Déshydratation Extraction basique Cellulose Hémicelluloses Pectine Hydrolyse acide et/ou enzymatique Glucose, Xylose Rhamnose, Acide férulique, Arabinose,.. Sucre Éthanol Industries chimiques: Xylitol, Furfural, Esters de sucre, Hydroxymethylfurfural,.

7 Les Constituants des différentes parois cellulaires

8 Paroi cellulaire primaire Source: Molecular Biology of the Cell

9 Paroi cellulaire secondaire Membrane Lignine Hemicellulose Cellulose

10 Cellulose Unité glucose (hexoses) - Liaisons β 1-4 Polysaccharides linéaires

11 Hemicellulose Hexoses + Pentoses : Polysaccharides ramifiés glucose, xylose, mannose, galactose, arabinose, acide galacturonique,

12 Lignine Monomères : p-coumaryl alcohol, coniferyl alcohol, sinapyl alcohol Polyphénols ramifiés

13 Composition de végétaux lignocellulosiques (% de matière sèche) Végétal Lignine Cellulose Hemicelluloses Pin Peuplier Paille de blé Rafle de maïs Bagasse de canne à sucre

14 La plateforme biochimique : différents schémas de production d éthanol à partir de la biomasse lignocellulosique A BLC Prétraitement Hemicelluloses hydrolysées ou non Cellulose + Lignine Lignine Hydrolyse enzymatique Glucose Cellulases Production d enzymes Fermentation Moût de fermentation Distillation Ethanol

15 La plateforme biochimique : différents schémas de production d éthanol à partir de la biomasse lignocellulosique B BLC Prétraitement Hemicelluloses hydrolysées ou non Cellulose + Lignine Fermentation et saccharification simultanées Cellulases Production d enzymes Moût de fermentation Distillation Lignine Ethanol

16 La plateforme biochimique : différents schémas de production d éthanol à partir de la biomasse lignocellulosique BLC C Prétraitement Hydrolyse acide Hemicelluloses hydrolysées Cellulose + Lignine Fermentation des pentoses (E.coliKO11) Hydrolyse acide Glucose Fermentation Moût de fermentation Distillation Lignine Ethanol

17 Source: Verenium, USA

18 La Plateforme thermochimique : Voies primaires Chaleur SynGas Liquides

19 Gazéification et synthèse Fischer- Tropsch (BTL) Source: CHOREN, Germany

20 Défis pour chaque plateforme Plateforme Biochimique - Prétraitement de la biomasse - Coût et efficacité des cellulases et hemicellulases - Fermentation des sucres C5 et C6 - Valorisation de la lignine Plateforme Thermochimique - Energivore et procédé GTL complexe

21 Concept de bioraffinerie intégrée Source: NREL, USA

22 Coûts bioethanol Canne à sucre (BR) 0.22 $/l Betterave sucrière (UK) Maïs (USA) 0.44 $/l 0.30 $/l Cellulosique (USA) 0.59 $/l (2006) 0.28 $/l (2012) Sources: en.wikipedia.org/wiki; jcwinnie.biz/wordpress/?p=2635;

23 Coûts biodiesel Huile de soja 0.67 $/l Huile de friture 0.37 $/l 2 ème génération (BTL) 1 /l (Choren) Sources:

24 Rendements Rendement en plante (t/ha, an) Rendement en éthanol (l/t) Rendement en éthanol par ha et par an (l/ha, an) Blé Betterave Canne à sucre Bois (2005) Bois (potentiel) Sources: genomicsgtl.energy.gov/biofuels/transportation.shtml

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