Voie biochimique : éthanol cellulosique
Biocarburants de seconde génération et bioraffinerie

La voie biochimique désigne la filière de valorisation de la biomasse lignocellulosique par hydrolyse puis fermentation. Le produit final principal est l'éthanol dit « cellulosique », en référence à la fraction majoritairement valorisée de la biomasse. Il est de même nature que le bioéthanol de première génération produit à partir de plantes sucrières ou céréalières telles que le maïs et le blé. Néanmoins, si la filière bioéthanol de première génération est à un stade avancé de maturité technologique, celle de seconde génération se heurte encore à des difficultés techniques et économiques liées à la matière à valoriser [33] :

• la lignine ne peut pas être fermentée en éthanol. Seules les fractions cellulosiques et hémicellulosiques sont des sources potentielles de sucres fermentescibles (voir encadré 1), respectivement d'hexoses (glucose) et de pentoses ;

• les trois polymères constitutifs de la matière lignocellulosique forment une matrice rigide qu'il est nécessaire de prétraiter pour rendre cellulose et hémicellulose accessibles à l'hydrolyse.

Afin de répondre à ces considérations, le schéma générique du procédé de production d'éthanol cellulosique (figure 2) est articulé autour de quatre étapes principales :

• prétraitement de la matière première afin d'en libérer la fraction hydrolysable ;

• cassure par hydrolyse des molécules de cellulose et d'hémicellulose en sucres, respectivement hexoses (glucose) et pentoses ;

• fermentation des sucres en éthanol ;

• séparation de l'éthanol du moût de fermentation, distillation et séchage afin d'obtenir de l'éthanol anhydre, apte à un usage comme biocarburant.

Il existe différentes variantes de ce schéma générique, en fonction des options choisies pour chaque opération unitaire et des flux de chaque constituant. La distillation est une opération unitaire déjà bien maîtrisée et ne sera pas abordée ici.

En revanche, le prétraitement de la biomasse, l'hydrolyse et la fermentation des pentoses sont des étapes clés du procédé, spécifiques à la filière de seconde génération.