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Prétraitements de la biomasse lignocellulosique Jean-Luc Wertz 9èmes Rencontres de la Biomasse
14 novembre 2012
PLAN 1 Transformation de la biomasse en énergie et en matériaux 1.1 La bioraffinerie 1.2 Voie biochimique 1.3 Voie thermochimique 2 Prétraitements 2.1 Prétraitements physiques 2.2 Prétraitements chimiques (p. ex. organosolv) 2.3 Prétraitements physico-chimiques (p. ex. steam explosion) 2.4 Prétraitements biologiques 2.5 Résumé
Définition Bioraffinage • Le bioraffinage est le processus durable de transformation de la biomasse en: 1. bioénergie (biocarburants, électricité, chaleur) 2. produits biobasés (alimentation, produits chimiques, matériaux) • Il vise à optimiser la valorisation de tous les composants de la plante
Raffineries de 1ère et 2ème génération • 1ère génération: raffinage à partir de biomasse alimentaire (canne à sucre, grains de maïs, huile végétale…) • 2ème génération: raffinage à partir de biomasse non alimentaire (résidus agricoles et forestiers, déchets municipaux…)
Raffinage du pétrole Pétrole
Carburants (énergie)
Molécules plateformes (pétrochimie)
Spécialités (lubrifiants…)
Raffinage de la biomasse Biomasse
Biocarburants (bioénergie)
Molécules plateformes (agro-bio chimie)
Spécialités (biolubrifiants…)
Procédés de transformation • Plateforme biochimique (3 étapes clés) - Prétraitement de la biomasse - Hydrolyse acide ou enzymatique - Fermentation
• Plateforme thermochimique (3 voies primaires) - Combustion - Gazéification - Pyrolyse & traitement hydrothermique
Hydrolyse enzymatique
Plateforme biochimique Défis - Prétraitement de la biomasse - Coût et efficacité des enzymes - Fermentation des sucres C5 and C6 - Valorisation de la lignine
Conversion thermochimique: voies primaires
Gazéification + Fischer-Tropsch - Conversion de la biomasse en gaz de synthèse ou syngas (H2 + CO) - Conversion du syngas par synthèse FischerTropsch en carburants liquides (BtL)
Synthèse Fischer-Tropsch
Vue schématique du rôle du prétraitement
Source: P. Kumar et al., 2009
Différentes catégories de prétraitement • Procédés physiques: broyage et radiations de haute énergie • Procédés chimiques faisant intervenir: - l’eau chaude liquide (traitement hydrothermique) - des acides - des bases - des solvants organiques (organosolv) - des agents oxydants - des liquides ioniques • Procédés thermochimiques: - explosion à la vapeur - prétraitements à l’ammoniac - explosion au CO2 - prétraitement mécanique/alcalin - torréfaction • Procédés biologiques
Traitement hydrothermique Prétraitement avec de l’eau liquide à haute température et pression
Source: N. Mosier et al., 2005
Traitement hydrothermique Performance: Forte élimination des hémicelluloses mais formation d’inhibiteur
Pilote de prétraitement hydrothermique chez Inbicon
Source: Inbicon
Hydrolyse à l’acide dilué ou concentré Acide dilué - Procédé continu à haute température (>160°C) pour les basses teneurs en solides - Procédé batch à basse température (