Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Le concept de bioraffinerie est ici explicité avec ses trois éléments constitutifs : le fractionnement, l'extraction et la fonctionnalisation. Les bioraffineries de plantes de grandes cultures ainsi que celles du bois sont décrites. L’origine biologique des matières premières permet une forte contribution des biotechnologies, qui est abordée. L’intégration en lien avec des approches sectorielles (fruits et légumes, produits carnés) est présentée. La vigilance à accorder aux ressources amont est soulignée. Enfin, les bioraffineries environnementales permettant de dépasser la simple gestion des effluents : l’économie circulaire et l’insertion dans l’écologie agroindustrielle seront introduites.
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The aim of this article is to explain the concept of biorefinery, with its three constituent elements: fractionation, extraction and functionalization. Biorefineries of field crops as well as wood are displayed.The biological origin of raw materials allows a strong contribution of biotechnologies that relevance is described in-depth. This vision is extended to include integration with sectorial approaches (fruits and vegetables, meat products). Vigilance to be given to upstream resources is emphasized. Finally, environmental biorefineries make possible to go beyond simple effluent management to address the circular economy and integration into agro-industrial ecology.
Auteur(s)
-
Paul COLONNA : Directeur de recherche Institut national de la recherche agronomique (INRA), Paris, France
INTRODUCTION
Hormis pour les fruits et les fleurs qui sont consommables sans aucune transformation, le passage des biomasses agricoles et forestières à des produits d’intérêt [CHV 600] a mené à la constitution d’un secteur des transformations, couvrant les finalités alimentaires, puis chimiques et énergétiques. Les sources de biomasse correspondent à toute source de matière organique carbonée produite par des organismes vivants ou par leur décomposition. Cette biomasse est formée essentiellement de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, et à un moindre degré d’azote, provenant de divers types de ressources [CHV 600] :
-
les produits d’origine agricole, subdivisés d’une part entre les cultures traditionnelles de plantes annuelles (céréales, oléagineux) recherchées principalement pour leurs parties nobles (grains, graines et tubercules), et d’autre part les cultures dédiées à la bioraffinerie lignocellulosique (Miscanthus, panic érigé, etc.), ainsi que les résidus de cultures (pailles, tiges, feuilles) et d’élevages ;
-
les produits d’origine forestière : bûches, granulés, plaquettes et résidus de l’exploitation forestière ou de cultures sylvicoles spécifiques (taillis à courte ou à très courte rotation de peuplier et d’eucalyptus) ;
-
les produits d’origine aquatique : algues, résidus de la pêche et de la pisciculture ;
-
les coproduits et effluents des industries de transformation des matières biologiques : scieries, papeteries, industries agroalimentaires, élevages industriels ;
-
les autres déchets organiques : déchets urbains, boues issues des stations d’épuration, ordures ménagères, déchets verts provenant de parcs et jardins.
L’obtention de la fonctionnalité recherchée dans la matière première ou dans une fraction de cette dernière est évidemment l’un des déterminants du choix de l’ensemble biomasse-procédé-produit. Deux logiques coexistent ; la préservation de la fonctionnalité présente initialement et la création de la fonctionnalité par le procédé à partir d’une fraction donnée.
L’objectif de cet article est d’identifier les logiques qui sous-tendent la création et le fonctionnement des bioraffineries, dans le nexus ressources biologiques – bioraffineries – produits biosourcés pour les secteurs forestiers, végétaux, animaux et leurs déchets. Les technologies mises en œuvre sont positionnées dans des schémas intégrés en lien avec les territoires. Enfin les bioraffineries environnementales permettent de boucler les cycles de la matière organique et d’apporter ainsi la circularité dans la bioéconomie. L’évaluation de la durabilité est abordée en soulignant les spécificités dues aux technologies et aux produits.
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KEYWORDS
functionalisation | extraction | fractionation | sustainability | by-product
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Intégration et couplage avec les activités en amont et aval de la bioraffinerie
En anglais
2. Technologies de la bioraffinerie
Toute bioraffinerie comporte trois groupes d’opérations unitaires , se succèdant en général dans cet ordre :
-
déconstruction ou déstructuration : opération qui correspond à une dissociation physique des molécules (dont les polymères, par exemple des fibres) pouvant aller jusqu’à la rupture des structures chimiques. La déconstruction peut être analysée à différentes échelles du végétal : les organes, les tissus ou les molécules. Cette étape est absente dans la bioraffinerie de lait, en raison de sa nature simple, solution et suspension aqueuse ;
-
séparation : action permettant de trier les entités constitutives d’un mélange ;
-
fonctionnalisation (y compris pour la notion d’« assemblage ») : opération consistant à modifier une molécule ou un assemblage pour lui conférer des propriétés à valeur d’usage, ou réactionnelles.
Les technologies de transformation de la matière (tableau 2) peuvent être classées en deux ensembles, en fonction de leur effet sur la matière :
-
les mécanismes physiques :
-
mécaniques (réduction de taille, rupture de parois cellulaires),
-
séparation/solide divisé (densité, taille) : turboséparation, tamisage,
-
séparation/milieux polyphasiques : liquide-solide (solubilisation des protéines (albumines, globulines), insolubilisation des protéines (gliadines, glutélines), extraction des lipides) ; liquide-liquide, avec des micelles réverses, filtration frontale et technologies membranaires, centrifugation ; liquide-vapeur, distillation, pervaporation ; extraction par pression, solubilisation ;
-
-
les mécanismes chimiques et biotechnologiques :
-
simple rupture de liaisons entre unités de base : hydrolyse, alcoolyse (méthanolyse),
-
introduction d’une fonction organique : par exemple...
-
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ANASTAS (P.T.), WARNER (J.C.) - Green chemistry theory and practice. - Oxford University Press, Oxford, 135 p. (1998).
-
(2) - BEMILLER (J.), WHISTLER (R.) - Starch : Chemistry and Technology. - Pub. Academic Press (2009).
-
(3) - RUMPOLD (B.A), SCHLÜTER (O.K.) - Potential and challenges of insects as an innovative source for food and feed production. - Innovative Food Science and Emerging Technologies 17 (2013) 1-11 (2013).
-
(4) - BEREZINA (N.) - Insects : novel source of lipids for a fan of applications, - Oilseeds and fats, crops and Lipids, 24, D402 (2017).
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(5) - BERNET (N.), BUFFIÈRE (P.) - Caractérisation de la mise en œuvre de la méthanisation. - In : La méthanisation, 3e édition. Lavoisier, Tec&Doc, Paris, 39-68 (2015).
-
(6)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Base de données ADEME concernant l’analyse du cycle de vie (ACV) https://www.ademe.fr/expertises/consommer-autrement/passer-a-laction/dossier/lanalyse-cycle-vie/quest-lacv
HAUT DE PAGE
Plant Based Summit (PBS) https://www.iar-pole.com/evenements/
World Bio Markets www.worldbiomarkets.com
HAUT DE PAGEAnalyse cycle de vie
ISO 14040 (2006), Management environnemental – Analyse du cycle de vie – principe et cadre, International Organization for Standardization, 2006.
ISO 14044 (2006), Management environnemental – Analyse du cycle de vie – exigences et...
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