Développement d'un procédé de dégradation enzymatique de la biomasse lignocellulosique mettant en œuvre des moyens thermo-mécano-chimiques

Le bioéthanol lignocellulosique est potentiellement une source durable de remplacement des combustibles fossiles. Cependant, pour atteindre une phase de commercialisation de cette technologie, des barrières techniques doivent être franchies au niveau de chaque étape de production : prétraitement, saccharification, fermentation et distillation. Un procédé de déconstruction de la biomasse comportant les étapes de prétraitement alcalin, neutralisation, filtration et imprégnation enzymatique dans un extrudeur bi-vis a été développé lors du projet BABETHANOL (2010-2013). L’optimisation de ce procédé est entreprise dans cette étude en utilisant comme matière végétale modèle, le coproduit de maïs doux (CMD). La première partie de cette étude traite sur la diminution du coût relié à l’emploi de produits chimiques lors des étapes de prétraitement alcalin et de neutralisation. Pour cela, plusieurs stratégies ont été étudiées : la modification de l’agent alcalin employé lors de l’étape de prétraitement (NaOH, KOH et Ca(OH)2) et la modification de la température et la concentration en alcalin lors des étapes de prétraitement. Les résultats obtenus montrent la possibilité de diminuer la charge en alcalin avec une augmentation de la température de prétraitement. L’optimisation du prétraitement alcalin a ainsi permis une diminution de la charge en soude et acide employés, ce qui s’est traduit par une diminution de 5 millions d’euros des coûts opératoires annuels du procédé. La deuxième partie de cette étude aborde l’optimisation des étapes d’imprégnation enzymatique en extrudeur bi-vis et d’hydrolyse enzymatique consécutives en réacteur. Premièrement, l’étude s’est focalisée sur l’étude de l’impact de la modification du ratio liquide/solide et de la charge enzymatique appliquées lors de cette étape de bioextrusion. Par la suite, l’implémentation des étapes consécutives de prétraitement – imprégnation enzymatique-saccharification/fermentation consécutives est traitée. De ce fait, une série d’essais ont été menés en couplant l’extrudeur bivis à un réacteur de 22L où la saccharification ou/et la fermentation ont été poursuivies. Au bilan, ces travaux présentent un procédé en continue adaptable à grande échelle, et avec un rendement à échelle laboratoire de 12,7 Kg d’éthanol pour 100Kg de coproduit de maïs doux se