Article de référence | Réf : RE110 v2

Voie biochimique : éthanol cellulosique
Biocarburants de seconde génération et bioraffinerie

Auteur(s) : François BROUST, Philippe GIRARD, Laurent VAN DE STEENE

Date de publication : 10 févr. 2013

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RÉSUMÉ

Le principal atout des biocarburants de seconde génération tient au fait que leurs procédés d"obtention doivent permettre de convertir l'intégralité de la biomasse. La compétition entre usage alimentaire et non alimentaire des produits agricoles est limitée. La plante complète est valorisée ; à terme, une valorisation de nombreux résidus et déchets organiques peut même être envisagée y compris pour la synthèse de nombreux produits chimiques et de molécules plateformes, précurseur de nombreuses applications chimiques.

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ABSTRACT

Second generation biofuels

The main asset of second generation biofuels is due to the fact that their fabrication processes must allow for converting the whole biomass. The competition between the food and non-food use of agricultural products is limited. The whole plant is valorized; the valorization of a large amount of residues and organic waste can even be envisaged including for the synthesis of numerous chemical products and platform molecules, precursor to a significant number of chemical applications.

Auteur(s)

INTRODUCTION

Points clés

Domaine : Énergétique

Degré de diffusion de la technologie : Émergence I Croissance I Maturité

Technologies impliquées : gazéification, fermentation, hydrolyse, catalyse

Domaines d'application : carburants liquides et produits chimiques

Principaux acteurs français :

Pôles de compétitivité : TENERDIS, DERBI, AXELERA, AGRIMIP, CAPENERGIES, IAR pour les principaux.

Centres de compétence :

GAYA (AMI ADEME) : biométhane de seconde génération

BioTFuel (AMI ADEME) : production industrielle de biodiesel et biokérosène de seconde génération par voie thermochimique

FUTUROL (OSEO/IAR) : plateforme de bioéthanol de seconde génération par voie biologique

Xyloforest (EQUIPEX 2010) : Plateforme d'innovation « Forêt-Bois-Fibre-Biomasse du Futur »

GENEPI (EQUIPEX 2012) : Équipement de gazéification pour plateforme innovante dédiée aux énergies nouvelles

Organismes de recherche : CIRAD, CNRS, CEA, FCBA, IFPEN, IFREMER, INRA, IRSTEA, Universités, ONF

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-re110

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2. Voie biochimique : éthanol cellulosique

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.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - IEA -   World energy outlook 2004  -  (2004).

  • (2) - GIRARD (P.), FALLOT (A.) -   Review of existing and emerging technologies for the production of biofuels in developing countries in Energy for Sustainable Development  -  Vol. X, no 2, p. 33-49 (2006).

  • (3) - LEEMHUIS (R.J.), DE JONG (R.M.) -   Biomassa : biochemische samenstelling en conversiemethoden (confidential report, in Dutch).  -  Petten, ECN, ECN 7.2072-GR 2, in www.ecn.nl/phyllis/dataTable.asp, 16 p. (1997).

  • (4) - PERMADI (P.) -   Optimisation du traitement thermique appliqué au bois d'œuvre pour l'amélioration des propriétés des espèces non durables  -  Thèse de Doctorat, Université technologique de Compiègne (2000).

  • (5) - BALLERINI (D.) -   Les biocarburants – État des lieux, perspectives et enjeux du développement  -  . IFP publications, Édition Technip (2006).

  • ...

ANNEXES

  1. 1 Annuaire

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    Iogen http://www.iogen.ca/

    Genencor http://www.genencor.com/

    Novozymes http://www.novozymes.com/en

    SunOpta http://www.sunopta.com/

    Abengoa Bioenergy http://www.abengoabioenergy.com/

    Choren Industries http://www.choren.com/en/

    Lurgi http://www.lurgi.com/

    Air Liquide http://www.airliquide.fr/

    Repotec http://www.repotec.at/

    International Energy Agency (IEA) http://www.iea.org/

    Department of Energy (DOE) http://www.doe.gov/

    Agence Nationale de la Recherche https://anr.fr/

    National Renewable Energy Laboratory (NREL) http://www.nrel.gov/

    Forschungszentrum Karlsruhe http://www.fzk.de/

    Instituts d'excellence en matière d'énergies décarbonées (IEED) PIVERT (2010) IDEEL (2010) http://competitivite.gouv.fr

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