FR2957936A1 - Procede d'obtention d'un produit fermentescible a partir d'une biomasse lignocellulosique polluee - Google Patents

Procede d'obtention d'un produit fermentescible a partir d'une biomasse lignocellulosique polluee Download PDF

Info

Publication number
FR2957936A1
FR2957936A1 FR1052286A FR1052286A FR2957936A1 FR 2957936 A1 FR2957936 A1 FR 2957936A1 FR 1052286 A FR1052286 A FR 1052286A FR 1052286 A FR1052286 A FR 1052286A FR 2957936 A1 FR2957936 A1 FR 2957936A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
obtaining
raw material
fermentable product
fermentable
lignocellulosic raw
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1052286A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2957936B1 (fr
Inventor
Frederic Bataille
Alexandre Briand
Stephane Soum
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valagro Carbone Renouvelable Poitou Charentes SAEM
Original Assignee
Valagro Carbone Renouvelable Poitou Charentes SAEM
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valagro Carbone Renouvelable Poitou Charentes SAEM filed Critical Valagro Carbone Renouvelable Poitou Charentes SAEM
Priority to FR1052286A priority Critical patent/FR2957936B1/fr
Priority to PCT/FR2011/050664 priority patent/WO2011124815A2/fr
Priority to EP11719303A priority patent/EP2553112A2/fr
Priority to US13/638,211 priority patent/US20130023013A1/en
Publication of FR2957936A1 publication Critical patent/FR2957936A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2957936B1 publication Critical patent/FR2957936B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/04—Polysaccharides, i.e. compounds containing more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic bonds
    • C12P19/06—Xanthan, i.e. Xanthomonas-type heteropolysaccharides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C12P7/10—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate substrate containing cellulosic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/16—Butanols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/24—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carbonyl group
    • C12P7/26—Ketones
    • C12P7/28—Acetone-containing products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/62—Carboxylic acid esters
    • C12P7/625—Polyesters of hydroxy carboxylic acids
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21B—FIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00—Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • D21B1/04—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres
    • D21B1/06—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by dry methods
    • D21B1/08—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by dry methods the raw material being waste paper; the raw material being rags
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P2201/00—Pretreatment of cellulosic or lignocellulosic material for subsequent enzymatic treatment or hydrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/64—Paper recycling

Landscapes

  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

L'objet de l'invention est un procédé d'obtention d'un produit fermentescible destiné à la production de métabolites par fermentation, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) détoxif ication d'une matière première lignocellulosique polluée comprenant au moins un composant polluant : - extraction solide-liquide, pour extraire par solubilisation le ou les composant(s) polluant(s) de la matière première lignocellulosique à l'aide d'au moins un solvant, - récupération de la matière première lignocellulosique dépolluée, b) prétraitement par défibrage de la matière première lignocellulosique dépolluée, c) hydrolyse enzymatique de la matière première lignocellulosique prétraitée en présence de cellulase, et obtention d'un produit fermentescible, d) éventuellement purification du produit fermentescible obtenu. L'invention vise également l'utilisation du produit fermentescible obtenu pour produire des métabolites par fermentation, ainsi qu'un procédé particulier de production d éthanol à partir du produit fermentescible.

Description

PROCEDE D'OBTENTION D'UN PRODUIT FERMENTESCIBLE A PARTIR D'UNE BIOMASSE LIGNOCELLULOSIQUE POLLUEE
La présente invention se rapporte à un procédé d'obtention, à partir d'une biomasse lignocellulosique souillée, d'un produit destiné à la production de métabolites par fermentation. L'invention concerne également l'utilisation du produit obtenu pour produire des 5 métabolites par fermentation, notamment de l'éthanol, ainsi qu'un procédé particulier de fabrication d'éthanol. La biomasse lignocellulosique est composée essentiellement de polysaccharides de cellulose et d'hémicelluloses, fortement liés à un réseau de lignine par liaison covalente et liaison hydrogène. Ces composés lignocellulosiques comprennent 10 notamment le bois, les pailles, les végétaux issus de cultures dédiées, les coproduits de l'agriculture, de la forêt ou de l'industrie de transformation du bois, les déchets végétaux collectés et les déchets industriels ou municipaux. On sait que les substrats lignocellulosiques peuvent être valorisés pour fabriquer différents produits dérivés. La biomasse est notamment utilisée pour la 15 production alcoolique, en particulier pour la production d'éthanol ou bioéthanol, utilisable ensuite comme biocarburant ou écocarburant. Actuellement, les procédés existants ne permettent d'utiliser que certaines matières premières lignocellulosiques. Parmi ces premières matières premières, on peut citer notamment les céréales, 20 comme du blé ou du mâis, ou les betteraves. Toutefois l'utilisation de ce type de ressources présente des inconvénients importants à la fois en terme de rendement et du fait qu'ils entrent en compétition directe avec les cultures alimentaires et les écosystèmes. En outre, la capacité de production des matières premières est limitée comparée aux quantités consommées très importantes de carburants par exemple. D'autres ressources ont également été proposées, comme du bois par exemple, mais les procédés connus ne sont pas satisfaisants en terme de rendement et nécessitent l'utilisation de produits concentrés. En outre ces procédés nécessitent une étape de prétraitement chimique de la biomasse lignocellulosique pour hydrolyser les hémicelluloses et rendre accessible la cellulose, qui peuvent générer des inhibiteurs sucres dégradés, comme l'HydroxyMéthylFurfural.
Par ailleurs, il s'avère nécessaire d'utiliser de nouvelles matières premières. Il serait notamment particulièrement avantageux de pouvoir utiliser des biomasses lignocellulosiques usagées pour les recycler, en particulier des biomasses lignocellulosiques considérées comme des déchets dangereux, dont le stockage et l'élimination sont soumis au classement ICPE (Installations classées pour la Protection de l'Environnement). Ces substrats lignocellulosiques souillés ou traités, sont généralement des substrats imprégnés d'une ou plusieurs substance(s) dangereuse(s), par exemple de vernis, de colle, de créosote, de CCA (Cuivre, Chrome et Arsenic), de CCB (Cuivre, Chrome et Bore), d'agent ignifugeant, de fongicide ou d'insecticide, comme des poteaux en bois usagés, des traverses de chemin de fer, des bois et sciures traitées, etc. Toutefois, aujourd'hui ces matières premières ne peuvent pas être utilisées, car en plus des inconvénients déjà mentionnés pour les procédés de traitement des matières premières lignocellulosiques classiques, si la biomasse utilisée est souillée ou traitée, des substances inhibitrices de la fermentation peuvent se retrouver dans le jus sucré, et empêcher son utilisation pour la production de métabolites par fermentation. C'est pourquoi l'objectif de la présente invention est de pallier les différents inconvénients de l'art antérieur, en proposant un procédé efficace et économique permettant d'obtenir un produit fermentescible à partir d'une biomasse lignocellulosique souillée ou traitée. A cet effet l'invention a pour objet un procédé d'obtention d'un produit fermentescible destiné à la production de métabolites par fermentation, 5 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) détoxification d'une matière première lignocellulosique polluée comprenant au moins un composant polluant : - extraction solide-liquide, pour extraire par solubilisation le ou les composant(s) polluant(s) de la matière première lignocellulosique à l'aide d'au 10 moins un solvant, - récupération de la matière première lignocellulosique dépolluée, b) prétraitement par défibrage de la matière première lignocellulosique, c) traitement par hydrolyse enzymatique de la matière première 15 lignocellulosique prétraitée en présence de cellulase, et obtention d'un produit fermentescible, d) éventuellement purification du produit fermentescible obtenu. Un autre objet de l'invention concerne l'utilisation du produit fermentescible obtenu, pour la production de métabolites par fermentation, notamment pour la 20 production d'éthanol, de butanol, d'acétone, de polyhydroxyalcanoate et de xanthane. Enfin l'invention vise aussi un procédé particulier de production d'éthanol à partir du produit fermentescible obtenu. L'invention est maintenant décrite en détail en regard de la figure 1 annexée sur 25 laquelle est représenté un schéma d'un mode de réalisation particulier du procédé d'obtention d'un produit fermentescible à partir de biomasse lignocellulosique souillée.
L'objet de l'invention est donc un procédé d'obtention, à partir d'une biomasse lignocellulosique polluée, d'un produit fermentescible susceptible d'être fermenté pour produire des métabolites. Au sens de l'invention, par produit fermentescible, on entend le produit à base de sucres ou jus sucré obtenu après hydrolyse enzymatique de la matière lignocellulosique prétraitée, capables de produire des métabolites par fermentation. De même, par matière première, biomasse ou substance lignocellulosique polluée, souillée ou traitée, au sens de l'invention on entend tout composé lignocellulosique contenant au moins une molécule qui ne se trouve pas dans ledit composé à l'état naturel. Cette molécule est appelée composant polluant dans la présente demande. Il s'agit généralement d'une molécule toxique ou dangereuse pour l'homme ou l'environnement. La matière première lignocellulosique polluée utilisée pour la mise en oeuvre de l'invention peut être issue de déchets industriels, comme du coton textile, du papier, des produits en fin de vie (palettes, traverses de voies ferrées, etc.), des chutes ou sciures de bois ou des chutes de panneaux agglomérés. Préférentiellement, la matière première lignocellulosique utilisée est choisie parmi . - le bois traité aux hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), c'est-à-dire créosoté (poteaux électriques et téléphoniques, traverses de chemin de fer), - le bois traité au sulfate de cuivre ou aux sels métalliques (CCA et dans une moindre mesure CCB), - le bois et les sciures imprégnés d'huile, de graisse, de peinture, ... - le bois pour clôtures, pour construction (charpentes, volets, portails), pour palettes jetables traité pour augmenter sa durabilité (pentachlorophénol, créosote, dichlofluanide, propiconazole, isothiazolone, lindane), - les panneaux de particules, - les fibres cellulosiques préservées par le pentachlorophénol (textiles militaires). Selon un premier aspect, le procédé d'obtention d'un produit fermentescible destiné à la production de métabolites par fermentation, selon l'invention comprend les étapes suivantes : a) détoxification d'une matière première lignocellulosique polluée comprenant au moins un composant polluant, b) prétraitement de la matière première lignocellulosique dépolluée, c) traitement par hydrolyse enzymatique de la matière première lignocellulosique prétraitée en présence de cellulase, et obtention d'un produit fermentescible, et d) éventuellement purification du produit fermentescible obtenu. L'étape a) a pour objectif de dépolluer la matière première lignocellulosique du ou des composant(s) polluant(s), qu'elle contient. Cette première étape comprend les sous étapes suivantes : - extraction solide-liquide, pour extraire par solubilisation le ou les composant(s) polluant(s) de la matière première lignocellulosique broyée ou non, à l'aide d'au moins un solvant, et - récupération de la matière première lignocellulosique dépolluée. L'extraction solide-liquide est une technique bien connue de l'homme du métier. Dans le cas présent cette extraction consiste à extraire un ou plusieurs composant(s) soluble(s) contenu(s) dans la matière première lignocellulosique à l'aide d'un ou plusieurs solvant(s) avec le ou lesquel(s) le ou les composant(s) présent(ent) une affinité.
Le solvant ou les solvants utilisé(s) pour cette étape peuvent être choisis notamment parmi : l'eau, l'acétone, l'acétonitrile, l'éthanol ou l'acétate d'éthyle. Le choix du solvant dépend des composants à éliminer. On choisira par exemple l'éthanol pour extraire des hydrocarbures aromatiques polycycliques.
Très préférentiellement l'étape d'extraction solide-liquide est réalisée à une température comprise entre 50°C et le point d'ébullition du solvant ou entre 50°C et le point d'ébullition du mélange de solvants lorsqu'il y a plusieurs solvants. L'extraction solide-liquide est soit discontinue (par exemple macération à chaud), soit continue (par exemple Soxhlet, percolation). A la fin de cette étape, on récupère une phase liquide qui contient le solvant ou les solvant(s) et le ou les composant(s) polluant(s) dissous, et une phase solide qui correspond à la matière lignocellulosique de départ dépolluée, c'est-à-dire ne contenant plus le ou lesdits composant(s) ou en quantité suffisamment faible pour être compatible avec les étapes ultérieures, en particulier pour être compatible avec une fermentation. Cette étape de détoxification permet de dépolluer en majorité, voire totalement la matière première lignocellulosique. L'étape b) de prétraitement a pour objectif de rendre accessible la cellulose pour faciliter son hydrolyse enzymatique. Cette étape consiste à réaliser un défibrage de la matière première lignocellulosique par tout procédé adapté. Ce défibrage permet de séparer les fibres et d'augmenter la digestibilité de la cellulose. Préférentiellement la matière première lignocellulosique dépolluée est défibrée dans une extrudeuse, à une température comprise entre 60°C et 180°C et en présence d'une quantité d'eau représentant entre 50% et 450% de la masse de ladite matière première. L'extrudeuse peut être une extrudeuse bivis ou monovis.
Le défibrage peut être réalisé en présence d'un acide fort ou d'une base forte à une concentration comprise entre 0,5% et 4% par rapport au volume d'eau. Avantageusement, le prétraitement de la matière première par défibrage dans une extrudeuse permet d'augmenter le rendement de l'hydrolyse enzymatique de la cellulose. Il permet également de réduire la quantité d'enzyme utilisée lors de l'étape c). Selon un mode de réalisation particulièrement adapté, l'étape a) de détoxification est précédée d'une étape préliminaire de broyage de la matière première lignocellulosique polluée qui permet de rendre encore plus accessible la cellulose en vue de son hydrolyse. Cette étape de broyage peut être réalisée par exemple à l'aide d'un broyeur à couteaux. L'étape c) consiste à hydrolyser la cellulose à l'aide d'enzymes pour obtenir une solution riche en glucose. L'hydrolyse peut être réalisée à l'aide d'une cellulase ou d'un cocktail enzymatique composé de cellulase et de p-glucosidase. Préférentiellement, l'hydrolyse est réalisée dans une cuve maintenue à une température comprise entre 50°C et 60°C, à un pH compris entre 4 et 5,5 pendant au moins 24 heures. Le ratio d'enzymes par gramme de cellulose est compris entre 0,05 et 2,5.
On obtient alors un produit fermentescible ou jus sucré riche en glucose. Si ce produit obtenu contient encore un ou plusieurs composants polluants résiduels que l'on souhaite éliminer, une étape d) de purification doit toutefois être mise en oeuvre avant de pouvoir disposer d'un produit fermentescible utilisable.
Cette deuxième étape de détoxification, étape de détoxification ultime, est préférentiellement réalisée par adsorption sur résine échangeuse d'ions ou sur charbon actif. Cette adsorption peut être réalisée en batch ou sur colonne, avec ou sans pression, préférentiellement à température ambiante et encore plus préférentiellement en chauffant entre 30°C et 70°C, particulièrement entre 40°C et 60°C. Le produit obtenu, exempt de polluant est fermentescible en différents métabolites.
Selon un deuxième aspect, l'invention vise donc l'utilisation d'un produit fermentescible obtenu pour produire des métabolites par fermentation. Par métabolites au sens de l'invention on entend les produits issus de la transformation du jus sucré par un microorganisme. Il peut s'agir notamment d'un métabolite choisi parmi l'éthanol, le butanol, l'acétone, le polyhydroxyalcanoate et le xanthane. Ces métabolites peuvent être obtenus par la mise en oeuvre de procédés de fermentation connus de l'homme du métier. A titre d'exemple l'invention propose un procédé particulier permettant d'obtenir de l'éthanol à partir du produit fermentescible. Cet exemple particulier de procédé selon l'invention est illustré sur la figure 1. Le procédé de production d'éthanol peut comprendre la succession des étapes suivantes - mise en oeuvre du procédé permettant d'obtenir le produit fermentescible selon l'invention, - fermentation du produit obtenu, et - distillation/déshydratation du produit obtenu après fermentation. Selon une variante, le procédé comporte également un étape de filtration(s) avant l'étape de fermentation. Cette étape peut comprendre les sous étapes suivantes : - filtration pour la clairance du milieu, - ultrafiltration, - osmose inverse, - purification, et/ou - filtration stérile. Après l'hydrolyse enzymatique, éventuellement suivie de l'étape de purification, le milieu réactionnel est composé d'un jus sucré, de cellulases, de composés non cellulosiques et de cellulose non dégradée.
Une étape de centrifugation, de décantation ou de préfiltration préalable à la filtration permet d'éliminer les composés non cellulosiques et la cellulose non dégradée. L'ultrafiltration a pour objectif de recycler et réutiliser les enzymes utilisées pour l'hydrolyse.
Cette étape d'ultrafiltration tangentielle permet de diminuer considérablement les coûts de production de l'éthanol, car le coût des enzymes utilisées pour l'hydrolyse de la cellulose est très important. L'étape d'ultrafiltration peut être réalisée sur une membrane qui permet de concentrer et de récupérer les enzymes d'une part (le concentrat) et le jus sucré d'autre part (le perméat). L'osmose inverse concentre le perméat sans évaporation. Cette étape permet une économie d'énergie par rapport à une étape classique d'évaporation. La décoloration permet de retenir les colorants du coton textile dans une résine. Elle peut s'effectuer sur colonne à l'aide d'une résine ayant une affinité avec les cycles aromatiques, de façon à ce que les colorants du coton textile reste dans la colonne par affinité. La filtration stérile évite toute contamination dans le fermenteur et assure un rendement optimal de la fermentation. L'étape de fermentation a pour objectif de fermenter en éthanol le glucose contenu dans le jus sucré filtré, par voie de glycolyse grâce à une levure. La fermentation peut être réalisée dans un fermenteur entre 30°C et 37°C, entre 7h et 24h, à pH compris entre 3,8 et 5,0. Classiquement, les levures utilisées peuvent être des Saccharomyces cerevisiae.
Le rendement de la fermentation atteint 0,4g d'éthanol par gramme de glucose. Les levures utilisées pour la fermentation peuvent être recyclées par microfiltration pour être réutilisées. L'étape de fermentation est généralement suivie par une étape de distillation/déshydratation sur une membrane qui permet d'obtenir un éthanol à 99,9% qui peut être utilisé ensuite comme biocarburant ou agrocarburant. L'invention n'est bien entendu pas limitée à cet exemple particulier, et permet de produire à partir d'une matière première lignocellulosique souillée, tout métabolite susceptible d'être obtenu par fermentation.

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé d'obtention d'un produit fermentescible destiné à la production de métabolites par fermentation, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) détoxification d'une matière première lignocellulosique polluée 5 comprenant au moins un composant polluant : - extraction solide-liquide, pour extraire par solubilisation le ou les composant(s) polluant(s) de la matière première lignocellulosique à l'aide d'au moins un solvant, - récupération de la matière première lignocellulosique dépolluée, 10 b) prétraitement par défibrage de la matière première lignocellulosique dépolluée, c) hydrolyse enzymatique de la matière première lignocellulosique prétraitée en présence de cellulase, et obtention d'un produit fermentescible, d) éventuellement purification du produit fermentescible obtenu. 15
  2. 2. Procédé d'obtention d'un produit fermentescible selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d'extraction solide-liquide est réalisée à une température comprise entre 50°C et le point d'ébullition du solvant ou entre 50°C et le point d'ébullition du mélange de solvants lorsqu'il y a plusieurs solvants. 20
  3. 3. Procédé d'obtention d'un produit fermentescible selon l'une des précédentes revendications, caractérisé en ce que le ou les solvants utilisé(s) pour l'étape d'extraction solide-liquide sont choisis parmi : l'eau, l'acétone, l'acétonitrile, l'éthanol ou l'acétate d'éthyle.
  4. 4. Procédé d'obtention d'un produit fermentescible selon l'une des précédentes revendications, caractérisé en ce que l'étape de purification est réalisée par adsorption sur résine échangeuse d'ions ou sur charbon actif.
  5. 5. Procédé d'obtention d'un produit fermentescible selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étape de purification est réalisée à une température comprise entre 30 et 70°C.
  6. 6. Procédé d'obtention d'un produit fermentescible selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que l'étape a) de détoxification est précédée d'une étape de broyage de la matière première lignocellulosique.
  7. 7. Procédé d'obtention d'un produit fermentescible selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que la matière première lignocellulosique est choisie parmi - les bois traités aux hydrocarbures aromatiques polycycliques, - les bois traités au sulfate de cuivre ou aux autres sels métalliques, - les bois et sciures imprégnés d'huile, de graisse, de vernis ou de peinture, - les bois traités pour clôtures, charpentes, volets, portails, ou pour palettes jetables, - les panneaux de particules, - les fibres cellulosiques préservées par le pentachlorophénol, comme les textiles militaires.
  8. 8. Procédé d'obtention d'un produit fermentescible selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que le défibrage de la matière cellulosique dépolluée, est réalisé dans une extrudeuse.
  9. 9. Procédé d'obtention d'un produit fermentescible selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que le défibrage de la matière cellulosique dépolluée, est réalisé dans une extrudeuse monovis ou bivis à une température comprise entre 60°C et 180°C et en présence d'unequantité d'eau représentant entre 50% et 450% de la masse de ladite matière première.
  10. 10. Procédé d'obtention d'un produit fermentescible selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que l'étape d'hydrolyse enzymatique est réalisée en présence de cellulase et de 13-glucosidase.
  11. 11. Utilisation d'un produit fermentescible obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des précédentes revendications, pour produire des métabolites par fermentation.
  12. 12. Utilisation selon la revendication 11, caractérisée en ce que les métabolites sont choisis parmi l'éthanol, le butanol, l'acétone, le polyhydroxyalcanoate et le xanthane.
  13. 13. Procédé de production d'éthanol, caractérisé en ce qu'il comprend la succession des étapes suivantes : - mise en oeuvre du procédé selon l'une d'une des revendications 1 à 10, de façon à obtenir un produit fermentescible, - fermentation du produit obtenu, et - distillation/déshydratation du produit obtenu après fermentation.
FR1052286A 2010-03-29 2010-03-29 Procede d'obtention d'un produit fermentescible a partir d'une biomasse lignocellulosique polluee Active FR2957936B1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1052286A FR2957936B1 (fr) 2010-03-29 2010-03-29 Procede d'obtention d'un produit fermentescible a partir d'une biomasse lignocellulosique polluee
PCT/FR2011/050664 WO2011124815A2 (fr) 2010-03-29 2011-03-28 Procede d'obtention d'un produit fermentescible a partir d'une biomasse lignocellulosique polluee
EP11719303A EP2553112A2 (fr) 2010-03-29 2011-03-28 Procede d'obtention d'un produit fermentescible a partir d'une biomasse lignocellulosique polluee
US13/638,211 US20130023013A1 (en) 2010-03-29 2011-03-28 Method for obtaining a fermentable product from polluted ligno-cellulosic biomass

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1052286A FR2957936B1 (fr) 2010-03-29 2010-03-29 Procede d'obtention d'un produit fermentescible a partir d'une biomasse lignocellulosique polluee

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2957936A1 true FR2957936A1 (fr) 2011-09-30
FR2957936B1 FR2957936B1 (fr) 2012-05-04

Family

ID=43088396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1052286A Active FR2957936B1 (fr) 2010-03-29 2010-03-29 Procede d'obtention d'un produit fermentescible a partir d'une biomasse lignocellulosique polluee

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20130023013A1 (fr)
EP (1) EP2553112A2 (fr)
FR (1) FR2957936B1 (fr)
WO (1) WO2011124815A2 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2998572A1 (fr) * 2012-11-26 2014-05-30 Valagro Carbone Renouvelable Poitou Charentes Procede de recyclage et de valorisation des constituants des produits textiles
ITTO20130888A1 (it) * 2013-10-31 2015-05-01 Biochemtex Spa Procedimento per far crescere un organismo microbico

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10385314B2 (en) 2010-08-16 2019-08-20 Exostem Biotec Ltd. Methods of generating oligodendrocytes and cell populations comprising same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4642287A (en) * 1983-04-14 1987-02-10 Shinnenryoyu Kaihatsugijutsu Kenkyukumiai Process for pretreating biomasses in advance of their enzymatic treatment
US20040225173A1 (en) * 2003-05-09 2004-11-11 Lin Lianzhen Process for detoxification of CCA-treated wood
JP2008303502A (ja) * 2007-06-07 2008-12-18 Oji Paper Co Ltd 木材廃棄物のリサイクル方法
US20100222626A1 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 Nippon Sheet Glass Company, Limited Method of treating a biomass material

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5370999A (en) * 1992-12-17 1994-12-06 Colorado State University Research Foundation Treatment of fibrous lignocellulosic biomass by high shear forces in a turbulent couette flow to make the biomass more susceptible to hydrolysis
US5476975A (en) * 1994-07-08 1995-12-19 Ruddick; John N. R. Extraction of toxic organic contaminants from wood and photodegradation of toxic organic contaminants
WO1996014902A1 (fr) * 1994-11-15 1996-05-23 Trustees Of The Stevens Institute Of Technology Methode d'extraction des agents de conservation chimiques contenus dans du bois
PL184356B1 (pl) * 1996-04-12 2002-10-31 Marlit Ltd Sposób wytwarzania lignocelulozowych materiałów złożonych
GB9913074D0 (en) * 1999-06-04 1999-08-04 Adhesives Research Insitute Lt Method for extracting and recycling waste contaminated wood

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4642287A (en) * 1983-04-14 1987-02-10 Shinnenryoyu Kaihatsugijutsu Kenkyukumiai Process for pretreating biomasses in advance of their enzymatic treatment
US20040225173A1 (en) * 2003-05-09 2004-11-11 Lin Lianzhen Process for detoxification of CCA-treated wood
JP2008303502A (ja) * 2007-06-07 2008-12-18 Oji Paper Co Ltd 木材廃棄物のリサイクル方法
US20100222626A1 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 Nippon Sheet Glass Company, Limited Method of treating a biomass material

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CARDONA ET AL: "Fuel ethanol production: Process design trends and integration opportunities", BIORESOURCE TECHNOLOGY, ELSEVIER BV, GB, vol. 98, no. 12, 19 March 2007 (2007-03-19), pages 2415 - 2457, XP005932845, ISSN: 0960-8524, DOI: DOI:10.1016/J.BIORTECH.2007.01.002 *
CLAUSEN C A ET AL: "Removal of CCA from treated wood by oxalic acid extraction, steam explosion, and bacterial fermentation", JOURNAL OF INDUSTRIAL MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY, vol. 20, no. 3-4, March 1998 (1998-03-01), pages 251 - 257, XP002611663, ISSN: 1367-5435 *
JANIN A ET AL: "Optimization of a chemical leaching process for decontamination of CCA-treated wood", JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 169, no. 1-3, 30 September 2009 (2009-09-30), pages 136 - 145, XP026282645, ISSN: 0304-3894, [retrieved on 20090326], DOI: DOI:10.1016/J.JHAZMAT.2009.03.064 *
KAZI F K M AND COOPER P A: "Recovery and reuse of chromated copper arsenate (CCA) wood preservative from CCA treated wastes", 20TH ANNUAL CANADIAN WOOD PRESERVATION ASSOCIATION CONFERENCE, OCT. 25-26, 1999, VANCOUVER, CA, 26 October 1999 (1999-10-26), XP002611665, Retrieved from the Internet <URL:http://www.forestry.utoronto.ca/treated_wood/ccawaste.pdf> [retrieved on 20101126] *
TAKESHITA Y ET AL: "Study of extraction of metals from CCA-treated wood with supercritical CO2 containing acetylacetone: Extraction of Cu by continuous addition of acetylacetone", INDUSTRIAL AND ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH, AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, US, vol. 39, no. 12, December 2000 (2000-12-01), pages 4496 - 4499, XP002611664 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2998572A1 (fr) * 2012-11-26 2014-05-30 Valagro Carbone Renouvelable Poitou Charentes Procede de recyclage et de valorisation des constituants des produits textiles
ITTO20130888A1 (it) * 2013-10-31 2015-05-01 Biochemtex Spa Procedimento per far crescere un organismo microbico
WO2015062734A1 (fr) * 2013-10-31 2015-05-07 Biochemtex S.P.A. Procédé pour faire croître un organisme microbien

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011124815A3 (fr) 2011-12-01
US20130023013A1 (en) 2013-01-24
EP2553112A2 (fr) 2013-02-06
FR2957936B1 (fr) 2012-05-04
WO2011124815A2 (fr) 2011-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kim et al. Bioethanol production using the sequential acid/alkali-pretreated empty palm fruit bunch fiber
US10927388B2 (en) Method for preparing sugar, bioethanol or microbial metabolite from lignocellulosic biomass
CA2809519C (fr) Procede de saccharification enzymatique de biomasse lignocellulosique et procede de fabrication d&#39;ethanol a partir de biomasse lignocellulosique
US20150329927A1 (en) Sugar Separation and Purification Through Filtration
FR3002950A1 (fr) Procede de production d&#39;alcools et/ou de solvants a partir de biomasse lignocellulosique avec lavage du residu solide obtenu apres hydrolyse
FR2945543A1 (fr) Procede de production d&#39;alcools et/ou de solvants a partir de biomasse lignocellulosique avec recyclage acide des residus solides
Kim et al. Evaluation of the wastewater generated during alkaline pretreatment of biomass for feasibility of recycling and reusing
FR3069248A1 (fr) Procede de traitement de biomasse ligno-cellulosique .
CA3017538A1 (fr) Procede de production de cellulases avec du marc lignocellulosique pretraite
CA2784738A1 (fr) Procede de production d&#39;alcools et/ou de solvants a partir de pulpes papetieres avec recyclage du vegetal non hydrolyse
FR2957936A1 (fr) Procede d&#39;obtention d&#39;un produit fermentescible a partir d&#39;une biomasse lignocellulosique polluee
US9540665B2 (en) Process for producing ethanol from textile cotton
CA2790568A1 (fr) Procede de production d&#39;alcools et/ou de solvants a partir de pulpes papetieres avec recyclage du vegetal non hydrolyse dans un reacteur de regeneration
CA3190282A1 (fr) Procede de production d&#39;un sirop de sucres a partir d&#39;une biomasse lignocellulosique residuaire
FR3002949A1 (fr) Procede de production d&#39;alcools et/ou de solvants a partir de biomasse lignocellulosique avec lavage du residu solide obtenu apres fermentation
WO2020152105A1 (fr) Procede de traitement d&#39;une biomasse lignocellulosique
WO2010063980A1 (fr) Procede de production d&#39;un produit intermediaire destine a la production d&#39;ethanol, et produit intermediaire obtenu
FI120878B (fi) Menetelmä hiilihydraattipitoisen raaka-aineen prosessoimiseksi
CA2951353A1 (fr) Procede de fermentation ibe
Gonçalves et al. Increased acetic acid removal from sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolysate by the yeast Issatchenckia occidentalis Y1’a in absence of glucose
EP2804950A1 (fr) Procédé de pretraitement de la biomasse lignocellulosique avec un sel inorganique hydraté permettant d&#39;obtenir une fraction cellulosique et une fraction hémicellulosique
US8497097B2 (en) Chlorine dioxide treatment of biomass feedstock
WO2024194108A1 (fr) Procede de traitement d&#39;une biomasse lignocellulosique
WO2010038821A1 (fr) Procédé de traitement d&#39;une biomasse et procédé de production d&#39;un acide ou d&#39;un alcool organique
Igwebuike Experimental study on the potential of different feedstock on second generation bioethanol production: setting a methodology

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8