II.5.2. Biocarburants de la deuxième
génération
Les biocarburants de deuxième génération
sont obtenues suivants plusieurs procédés, méthodes et
techniques de transformation de la matière lignocellulosique,
micro-algue, cellulosique et la lignine en carburants. La production des
biocarburants de deuxième génération se fait en quatre
étapes dont nous représentons par le schéma
ci-après :
Figure II.6. Schémas de production des biocarburants de
deuxième génération.
Traitement
Lignine
Lignine
Biomasse
Hémicellulose
hydrolysée
Hydrolyse
Glucose
Lignine Cellulose
Fermentation
Éthanol
Distillation
Séchage
Éthanol anhydre
Source : (Revue IFP, 2008)
II.5.2.1. Méthodes de production
Deux voies se dessinent pour transformer la biomasse
lignocellulosique en biocarburants.
a) La voie biochimique
La voie biochimique a pour but d'hydrolyser la biomasse
lignocellulosique (BLC) afin d'en extraire des sucres qui seront ensuite
fermentés. Le principal produit obtenu est l'éthanol cellulosique
fabriqué en quatre étapes à savoir :
L'étape de prétraitement (déstructuration
de la paroi végétale et éventuellement séparation
des celluloses, hémicelluloses et lignine) peut être
réalisée par différentes méthodes thermique,
mécanique, chimique, voire enzymatique (IFP, 2008).
Elle vise à séparer et rendre accessibles les
constituants du bois. Par action thermique et/ou chimique, la structure de la
lignine est détruite, l'hémicellulose est plus ou moins
hydrolysée et la cellulose modifiée. L'enjeu consiste à
préparer l'hydrolyse de la cellulose tout
`'Opportunités d'utilisation des biocarburants et leur
impact sur l'environnement socio-économique de la R.D.C». «
Cas de Mbankana dans le plateau des Batéké »
en empêchant la formation d'inhibiteurs. Il existe
plusieurs procédés, dépendant du substrat et du type
d'hydrolyse qui va suivre, les plus courants étant :
- Procédé physique : le broyage de la BLC.
- Procédé physico-chimique : l'explosion à
la vapeur.
- Procédé chimique : pré-hydrolyse à
l'acide dilué, prétraitement en condition alcaline, extraction
par des solvants organiques.
L'adaptation de ces différentes techniques avec les
différentes espèces végétales est aujourd'hui
à l'étude. L'étape d'hydrolyse en sucre de la cellulose et
éventuellement de l'hémicellulose peut encore être
optimisée en améliorant les souches productrices d'enzymes.
Enfin, la fermentation, et notamment celle des sucres en C5, est à
l'étude avec de nouvelles souches de micro-organismes (levures et
bactéries), afin d'augmenter le rendement en éthanol de la
chaîne. D'autres voies de valorisation des C5 sont par ailleurs
envisagées.
Hydrolyse
L'hydrolyse de la cellulose, plus difficile que celle des
hémicelluloses, doit être catalysée soit par un acide, soit
par des enzymes :
- Hydrolyse à l'acide dilué ou concentré.
- Hydrolyse enzymatique : plus prometteuse, dépend du
développement d'enzymes spécifiques moins chères et
récupérables.
L'hydrolyse joue beaucoup dans la transformation de la lignine et
l'hémicellulose. Il a pour rôle :
- conduit à l'obtention d'un sucre fermentescible, le
glucose,
- catalysée par des acides forts ou des enzymes
(cellulases);
- catalyse enzymatique aussi efficace que l'hydrolyse acide,
n'engendre pas de déchets et est conduite dans des conditions douces de
température et pression;
- l'hydrolyse enzymatique de la cellulose est plus difficile que
celle de l'amidon et est beaucoup plus coûteuse (environ 30% du
coût de l'éthanol)
L'étape d'hydrolyse en sucre de la cellulose et
éventuellement de l'hémicellulose peut encore être
optimisée en améliorant les souches productrices d'enzymes.
Basée sur un principe maîtrisé depuis des
siècles, l'utilisation de BLC comme substrat implique néanmoins
des difficultés : pentoses difficilement convertis en éthanol,
inhibiteurs de la fermentation qui sont créés, rendements
faibles, coOts élevés...
C'est un procédé semblable à la fermentation
de l'amidon (levure) mais :
- la présence de la lignine est égale à la
limitation de la concentration initiale en glucose (teneur en matière
sèche limitée) et donc de la teneur finale en éthanol,
- présence éventuelle de composés toxiques
libérés lors du prétraitement,
- les sucres à 5 atomes de carbone issus des
hémicelluloses ne sont pas convertis efficacement en éthanol.
`'Opportunités d'utilisation des biocarburants et leur
impact sur l'environnement socio-économique de la R.D.C». «
Cas de Mbankana dans le plateau des Batéké »
Enfin, la fermentation, et notamment celle des sucres en C5,
est à l'étude avec de nouvelles souches de micro-organismes
(levures et bactéries), afin d'augmenter le rendement en éthanol
de la chaîne. D'autres voies de valorisation des C5 sont par ailleurs
envisagées.
Figure II.7. Schéma de la filière biochimique
Source : (INERIS, 2006)
Fermentation
La figure ci-dessus représente les différents
filières de production des biocarburants de deuxième
génération partant de la matière première jusqu'au
produit fini.
Elle est identique à la distillation de l'éthanol
classique mais nécessité de déshydrater pour un usage
carburant.
b) La voie thermochimique
Sont les procédés dont la technologie la plus
avancée est la gazéification de la biomasse (voie indirecte).
La gazéification consiste en la production d'un gaz de
synthèse suite à un prétraitement qui réduit la
biomasse en particules sous forme sèche ou liquide (slurry). Le gaz peut
ensuite être orienté vers la production de différents
carburants. Le BtL (Biomass-to-Liquid) est une voie qui fait réagir le
gaz de synthèse selon la synthèse Fischer-Tropsch. Elle permet la
production de gazole de synthèse (ou Diesel-FT), pour une incorporation
directe dans les moteurs diesel. Cette technologie est déjà
démontrée à partir de charbon (CtL) ou de gaz naturel
(GtL).
`'Opportunités d'utilisation des biocarburants et leur
impact sur l'environnement socio-économique de la R.D.C». «
Cas de Mbankana dans le plateau des Batéké »
D'autres filières biocarburants à partir de gaz
de synthèse sont en mesure de produire des biocarburants gazeux qui sont
techniquement moins contraignants à obtenir, mais leur nature gazeuse en
conditions atmosphériques implique d'autres contraintes d'utilisation
(infrastructures de transport, flotte de véhicules
dédiées, etc.). Elles ne sont pas considérées dans
l'étude (Jancovici J.C, 2010).
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