FR3134811A1

FR3134811A1 - Procede d’optimisation de la production de furfural lors de vapocraquage de biomasse lignocellulosique

Info

Publication number: FR3134811A1
Application number: FR2203765A
Authority: FR
Inventors: Adriana QUINTERO-MARQUEZ; Frédéric MARTEL
Original assignee: Europeenne de Biomasse SAS
Current assignee: Europeenne de Biomasse SAS
Priority date: 2022-04-22
Filing date: 2022-04-22
Publication date: 2023-10-27
Also published as: WO2023203120A1

Abstract

La présente invention concerne le domaine de la valorisation des coproduits obtenus lors production de combustibles de type « granulés noirs » (« black pellets » en anglais) à haut pouvoir calorifique à partir de biomasse lignocellulosique. Plus précisément l’invention concerne un procédé d’optimisation et de valorisation de l’obtention de furfural lors d’un procédé de vapocraquage.

Description

PROCEDE D’OPTIMISATION DE LA PRODUCTION DE FURFURAL LORS DE VAPOCRAQUAGE DE BIOMASSE LIGNOCELLULOSIQUE

La présente invention concerne le domaine de la valorisation des coproduits obtenus lors de la production de combustibles de type « granulés noirs » (« black pellets » en anglais) à haut pouvoir calorifique à partir de biomasse lignocellulosique. Plus précisément, l’invention concerne un procédé d’optimisation des paramètres de vapocraquage permettant l’obtention d’un ratio plus important de furfural lors d’un procédé de vapocraquage.

Domaine de l’invention

La transformation de biomasse lignocellulosique (bois, résidus agricoles, coproduits de l’agriculture et de l’agro-industrie) en un composé dense énergétiquement, transportable et facilement stockable permettrait de développer et consolider une filière industrielle d’énergie stationnaire (biocombustible utilisé en un point fixe, le foyer, contrairement aux biocarburants) et de réduire les impacts environnementaux (émission CO2 fossile, avec une biomasse sans fertilisants, ni phytosanitaires).

Les granulés noirs sont des cylindres résistants à la dégradation par l’humidité de 1 à 3 cm de long présentant une bonne résistance mécanique permettant un stockage et une manipulation semblable à celle du charbon. Leur combustion génère peu de cendres, avec un pouvoir calorifique inférieur (PCI) proche de 18 à 20 joules/gramme de matière sèche.

Les granulés noirs sont produits à partir de biomasse lignocellulosique soumise à un vapocraquage. Cela consiste en un traitement thermique, suivi d’une dépressurisation brutale permettant de fournir un matériau à l’épreuve de l’eau lors de la mise en forme pour la production de granulés ou de briquettes. La matière première est en fait explosée à la vapeur, ce qui libère des particules plus fines, permettant au matériau d’avoir une cohésion forte lors de la phase d’agrégation ou de moulage.

Le traitement hydrothermique, aussi appelé fractionnement aqueux, solvolyse, hydrothermolyse, diffère du vapocraquage, ou, en ce qu’il consiste à utiliser de l’eau à haute température et à haute pression afin de promouvoir la désintégration et la séparation de la matrice lignocellulosique. Cette technique n’est pas adaptée à la production de granulés noirs puisque les produits obtenus sont majoritairement liquides.

La pyrolyse est la décomposition chimique d’un composé organique par chauffage intense en absence d’oxygène. Les composés obtenus après pyrolyse diffèrent dans leurs caractéristiques de ceux obtenus par vapocraquage. Le vapocraquage ne peut être assimilé à une technique de pyrolyse en ce qu’il emploie une explosion à la vapeur et se fait en présence d’oxygène.

Il faut également différencier les procédés de torréfaction qui se caractérisent par un traitement thermochimique compris entre 100 et 300°C permettant de modifier une partie de la matière organique pour casser les fibres tout en éliminant l’eau.

Le procédé existant de vapocraquage permet de produire une poudre de biomasse lignocellulosique, sèche, prétraitée, sans additif chimique, stable et viable économiquement pour des commodités comme l’énergie, a fortiori viable pour des produits à plus haute valeur ajoutée.

Il est connu de l’homme du métier que les procédés de traitement, tel que le vapocraquage, permettent l’obtention de produits intermédiaires à haute valeur ajoutée. Il est par exemple, connu de l’homme du métier que des molécules d’intérêts peuvent se former sous l’effet thermique du vapocraquage et peuvent être extraites par lavage.

La demande de brevet WO2021167511A1, décrit un procédé et un système de récupération d'énergie et de produits chimiques à partir d'un réacteur d'explosion à la vapeur dans une bioraffinerie. Il divulgue notamment un procédé dans lequel le furfural coproduit est récupéré.

Les méthodes connues de l’art antérieur proposent des procédés de récupération de molécules d’intérêt coproduites. Toutefois il existe le besoin d’obtenir un procédé ne permettant pas seulement la récupération des molécules produites fortuitement lors du procédé de vapocraquage maisa contrariod’optimiser spécifiquement la production desdites molécules d’intérêt tout en maintenant des paramètres adaptés à l’obtention de granulés noirs.

Les inventeurs proposent un procédé de production de granulés vapocraqués dont les paramètres sont orientés pour optimiser la production de furfural grâce à des réactions autocatalysées, telles que la déshydratation. Lesdites réactions autocatalysées sont notamment produites et améliorées grâce à un vapocraquage en milieu sec.

Le procédé proposé possède des paramètres spécifiques en termes de drasticité (temps de séjour, température), accès au substrat (granulométrie, humidité) ou de composition des matières premières (plus de xylose chez les feuillus que chez les résineux, plus d’acidité chez le chêne que chez d’autres feuillus) permettant une optimisation de la production de furfural.

Le furfural produit lors de l’étape de vapocraquage peut ensuite être récupéré dans les gaz résiduels par condensation et/ou dans la poudre par lixiviation par la vapeur ou par extraction avec un solvant.

Ainsi, l’invention consiste donc en un procédé de production de granulés par vapocraquage de biomasse lignocellulosique optimisé pour améliorer la production d’un produit intermédiaire telle que le furfural comprenant les étapes de :

disposer d’une biomasse lignocellulosique présentant un taux d’humidité compris entre 5 et 27%
traiter ladite biomasse par vapocraquage à une pression comprise entre 10 et 25 bars, et préférentiellement entre 16 et 19 bars, pendant 3 à 20 minutes une température est comprise entre 203 et 208°C et un facteur de sévérité compris entre 3,5 et 4,5, et préférentiellement entre 4,0 et 4,2 jusqu’à obtention d’une poudre
récupérer le furfural dans les gaz résiduels et/ou dans la poudre par lixiviation par la vapeur ou par extraction avec un solvant.

Avantages de l’invention

Le procédé selon l’invention propose de manière tout à fait innovante une double production : la production optimisée de furfural en même temps que celle de granulés biocombustibles. Grâce à ce procédé il est possible de réduire les coûts de production en revalorisant des molécules produites sous l’effet thermique du vapocraquage et extractibles par lavage, distillation ou autres.

D’une part, le procédé présente de manière avantageuse l’optimisation de la production de Furfural. Le marché mondial du furfural était évalué à 551 M$ en 2019 et devrait atteindre 820 M$ d'ici 2027, à un taux de croissance de 5,1% au cours de la période de prévision. Sur une base de 1000 à 2000 $/T, cela représente à l’heure actuelle 275 à 550 kTA, pour atteindre 410 à 820 kTA en 2027. L’expansion de ce marché s’explique de différentes manières : la volatilité des prix de la pétrochimie, l'épuisement des ressources fossiles et les préoccupations environnementales croissantes.

Le furfural est une importante matière première chimique renouvelable, non pétrosourcée. Il peut être converti par une gamme de réductions catalytiques en une variété de solvants, polymères, carburants et autres produits chimiques. La part principale du marché du furfural est le segment d'application de l'alcool furfurylique qui est l'application prédominante : 88% du furfural produit est converti en alcool furfurylique, lié à la production de résines de fonderie. Le furfural en tant que solvant est la deuxième plus grande application du furfural dans le monde, dans le raffinage des huiles de lubrification, l'extraction du butadiène et différents procédés d'extraction chimique. Le furfural est aussi utilisé pour fabriquer du tétrahydrofurane (THF), spécialité chimique précurseur d'une large gamme de synthèses chimiques. La croissance rapide de l'industrie de la construction devrait augmenter encore la demande de furfural de par son utilisation dans divers matériaux réfractaires tels que les composites en fibre de verre, la céramique et les briques dans un avenir proche.

S’agissant des matières premières, plus de 50% des parts de marché venaient du xylose contenu dans la bagasse de canne à sucre, la plus grande part du marché en 2017, suivi du xylose de la rafle de maïs.

A ce jour, il n’existe pas de procédé à taille et réalité industrielle de transformation de la biomasse lignocellulosique en molécules à haute valeur ajoutée, ayant une réalité technique à grande échelle et une viabilité économique, et un bon bilan environnemental, sans risques. Les molécules issues de la biotechnologie (enzymes, microorganismes) sont quasiment les seules valorisations chimiques à ce jour sur base lignocellulosique.

Bien que la récupération de furfural lors d’un procédé de vapocraquage soit connue de l’art antérieur, il n’existe pas de procédé permettant d’optimiser spécifiquement sa production et sa récupération tout en maintenant la production de granulés de bonne qualité.

D’autre part, le procédé permet, de manière avantageuse, simultanément la production optimisée de furfural, et la production de granulés biocombustibles, ce qui rend le procédé économiquement viable.

Certains procédés de préparation de granulés nécessitent l’utilisation de produits chimiques de synthèse. Or ces produits chimiques sont à la fois source de pollution atmosphérique par leur production ou leur fin de vie, mais aussi de toxicité. De plus, l’absence de produit chimique de synthèse dans le produit fini, à savoir les granulés biocombustibles, évite le relargage de produits toxiques lors de son utilisation : pas de contamination des espaces fermés.

Par ailleurs, l’absence d’eau ou sa diminution drastique pour le vapocraquage et le pressage lors de la fabrication des granulés biocombustibles (étape de densification) réduit les coûts énergétiques (moindre chauffage) et les effluents gazeux ou liquides.

L’utilisation de biomasse (bois notamment) vapocraquée, qui amène des capacités naturelles de cohésion pour la préparation des granulés noirs permet de réduire les impacts environnementaux (peu ou pas de produits chimiques, procédés de pressage sans eau et avec moins d’énergie).

Un premier objet de l’invention concerne un procédé de vapocraquage à partir de biomasse lignocellulosique optimisé pour la production et la récupération de furfural comprenant les étapes de :

disposer d’une biomasse lignocellulosique présentant un taux d’humidité compris entre 5 et 27%
traiter ladite biomasse par vapocraquage à une pression comprise entre 10 et 25 bars, et préférentiellement entre 16 et 19 bars, pendant 3 à 20 minutes une température est comprise entre 203 et 208°C et un facteur de sévérité compris entre 3,5 et 4,5, et préférentiellement entre 4,0 et 4,2 jusqu’à obtention d’une poudre
récupérer le furfural dans les gaz résiduels par condensation, dans la poudre par lixiviation, par la vapeur ou par extraction avec un solvant.

Par « biomasse lignocellulosique », on entend une matière végétale dont les constituants majeurs sont la cellulose, l’hémicellulose et la lignine. Les proportions de ces composants varient selon les espèces végétales. Dans le cadre de l’invention, la biomasse lignocellulosique d’intérêt est principalement constituée de feuillus et de résineux riches en xylose.

Par « vapocraquage en milieu sec », on entend un vapocraquage réalisé avec une biomasse lignocellulosique dont le taux d’humidité est compris entre 5 et 27% et dans lequel aucun apport en eau ou en produit chimique n’est ajouté durant le vapocraquage. Au sens de l’invention, le terme « produit chimique » désigne toute substance formée par traitement chimique ou par l’assemblage de plusieurs éléments chimiques différents dans des proportions définies.

Dans un mode de réalisation particulier, la poudre obtenue à l’étape du vapocraquage est apte à être densifiée afin d’obtenir des granulés denses (« black pellets ») destinée à être utilisés comme biocombustible.

Le furfural est une molécule dérivée du xylose qui est notamment produite durant le vapocraquage lors de conditions de vapocraquage spécifiques. Cette molécule est représentée par la formule suivante :

Durant le vapocraquage, les sucres comme le xylose des hémicelluloses et le glucose de la cellulose, contenus dans la biomasse lignocellulosique, peuvent être libérés ou modifiés chimiquement pour produire des molécules comme le furfural. Grâce à l’association de matières premières riches en xylose accessible et des conditions de vapocraquage particulières (température, temps de séjour, humidité, granulométrie pour accroître la production de ces molécules à haute valeur ajoutée), il est possible d’optimiser la production et la récupération de cette molécule.

Le procédé de vapocraquage selon l’invention permet :

d’une part d’optimiser la production et la récupération d’un produit tel que le furfural produit sous l’effet thermique du vapocraquage et extractible par condensation des gaz résiduels ou dans la poudre par lavage, distillation ou lixiviation qui, par sa valeur ajoutée, constitue un produit de haut intérêt.
d’autre part de produire une poudre de biomasse lignocellulosique apte à être densifiée sous forme de granulés qui a notamment pour propriétés d’être : sèche, prétraitée, sans additif chimique, stable et viable économiquement pour des commodités comme l’énergie, donc a fortiori viable pour des produits à plus haute valeur ajoutée.

Dans un mode de réalisation particulier, le procédé de vapocraquage est réalisé comme suit :

- obtention, à partir de plaquettes de bois, de fragments de bois dont la dimension est comprise entre 0,5 et 14 mm et présentant un taux d’humidité compris entre 5 et 27% ;

- introduction en continu d’un volume prédéterminé par minute desdits fragments de bois dans un réacteur sous pression, ledit réacteur étant alimenté en vapeur d’eau sensiblement saturée dont la pression est comprise entre 16 et 19 bars et la température est comprise entre 203 et 208°C ;

- exposition des fragments de bois introduits dans ledit réacteur à ladite vapeur d’eau pendant une durée suffisante pour obtenir un vapocraquage compris entre 3 et 20 minutes et préférentiellement entre 7 et 15 minutes, la valeur de ladite durée d’exposition et la valeur de la température de ladite vapeur sensiblement saturée étant sélectionnées de sorte que le facteur de sévérité soit compris entre 3,5 et 4,5, de préférence entre 4,05 et 4,15 ;

- extraction en continu dudit réacteur d’un même volume prédéterminé de fragments de bois par minute, au travers d’une pluralité d’orifices débouchant dans un conduit sensiblement à la pression atmosphérique, de sorte à provoquer une décompression explosive desdits fragments de bois extraits dudit réacteur dans ledit conduit ;

- séparation desdits fragments de bois décompressés et de la vapeur résiduelle extraite dudit réacteur, lesdits fragments de bois obtenus après séparation formant une matière combustible sous forme de poudre ;

- récupération du furfural dans les gaz résiduels par condensation.

Le Facteur de Sévérité du traitement est défini par la formule :

FS=Log10(temps(min)*exp((T°C-100) /14,75)).

Plus la température est élevée et plus la durée de traitement est longue, plus la sévérité augmente, plus on constate de transformation dans le produit, plus on perd de la matière carbonée dans les évaporats.

Dans un premier mode particulier de réalisation de l’invention, la matière première du procédé de vapocraquage est une biomasse lignocellulosique riche en xylose. Dans un mode de réalisation de l’invention, la matière première est majoritairement des bois de feuillus et des bois de résineux riches en xylose et pauvre en galactose et mannose. Dans un mode préféré de réalisation, la matière première est un mélange de feuillus, d’eucalyptus ainsi que de chêne non écorcé. Cette matière première est particulièrement intéressante puisqu’elle permet la récupération de furfural (molécule à haute valeur ajoutée), à un rendement supérieur à 1% de poids de furfural par poids de matière sèche lignocellulosique. Dans un mode de réalisation particulier, le procédé de vapocraquage permet d’obtenir rendement du Furfural compris entre 1% et 5% et plus particulièrement entre 2%à 4%.

Dans un mode de réalisation particulier, le furfural est récupéré dans la poudre par lixiviation ou par extraction avec un solvant. Dans un mode de réalisation avantageux, ledit solvant est un solvant polaire. Dans un autre mode de réalisation, le solvant à l’étape de récupération est de l’éthanol.

Dans un mode de réalisation particulier, au moins une partie de la poudre obtenue à l’étape de vapocraquage est utilisée à l’étape de récupération du furfural.

Dans un mode de réalisation préféré, la biomasse est constituée à plus de 50% d’une biomasse riche en xylose. La poudre obtenue peut être utilisée pour la récupération du furfural par lixiviation et/ou par extraction avec un solvant tel que l’éthanol.

Dans un autre mode de réalisation, la biomasse est constituée à plus de 50% d’un mélange de feuillus et de résineux riches en xylose et pauvre en galactose et mannose.

Dans un autre mode particulier de réalisation de l’invention, le temps de séjour de ladite biomasse dans l’enceinte de vapocraquage comprise entre 5 et 10 minutes. Dans un mode de réalisation encore plus avantageux, le temps de séjour est de 7,5 minutes.

Dans un autre mode particulier de réalisation de l’invention, la température à l’étape de vapocraquage est comprise entre 206°C et 208°C ; dans un mode de réalisation encore plus avantageux, la température à l’étape de vapocraquage est de 208°C.

Dans un autre mode particulier de réalisation de l’invention, le facteur de sévérité à l’étape de vapocraquage est compris entre 4,05 et 4,15

Un second objet de l’invention est l’utilisation de la poudre vapocraquée ou du résidu de lixiviation obtenus par le procédé de l’invention pour la production de granulé vapocraqué afin d’être utilisé comme biocombustible.

Un troisième objet de l’invention est l’utilisation du furfural obtenue par le procédé de l’invention, en tant que précurseur pour la production d’au moins un des produits suivants : solvants, polymères, carburants ou molécules anti-UV.

En effet, le furfural peut être fonctionnalisé en molécules anti-UV biosourcées fortement recherchées par les industries cosmétiques.

EXEMPLES

EXEMPLE 1 : Étude de la quantité de Furfural dans des condensats de différentes biomasse s apr è s vapocraquage .

1 - Matériels et méthodes

A) Echantillons de condensats.

21 échantillons de condensats ont été étudiés. La codification, l’espèce, les conditions opératoires et le lot de production sont donnés pour chaque échantillon dans le Tableau 1.

Nom de l’échantillon	Esp è ce	Conditions de sévérité	Lot de production
10/01/20 Bilan C6	Chêne	3,91 = 203 °C; 7,5 min	1
10/01/20 Bilan C8	Chêne	3,96 = 208°C; 6min	1
14/01/20 Bilan CNE6	Chêne non écorcé	3,91 = 203 °C; 7,5 min	1
16/01/20 Bilan ES6	Epicée scolyté	3,91 = 203 °C; 7,5 min	1
16/01/20 Bilan BE6	Bois B énergie	3,91 = 203 °C; 7,5 min	1
17/01/20 Bilan CHA6	Charme	3,91 = 203 °C; 7,5 min	1
15/02/20 Bilan BBP6	Bois B panneaux	3,91 = 203 °C; 7,5 min	1
14/04/20 Bilan EUC6	Eucalyptus	3,91 = 203 °C; 7,5 min	1
14/04/20 Bilan EUC9	Eucalyptus	4,05 = 208°C; 7,5min	1
14/04/20 Bilan EUC3	Eucalyptus	3,67 = 195°C; 7,5min	1
15/04/20 Bilan EUC8	Eucalyptus	3,96 = 208°C; 6min	1
15/04/20 Bilan BAP6	Bois A palettes	3,91 = 203 °C; 7,5 min	1
17/04/20 Bilan SHS6 pH 3,11	Sciure résineux Schilliger	3,91 = 203 °C; 7,5 min	1
17/04/20 Bilan SHP6 pH 3,15	Plaquette résineux Schilliger	3,91 = 203 °C; 7,5 min	1
13/05/20 Bilan PF6	Plaquette forestière	3, 91 = 203 °C; 7,5 min	1
01/07/20 Bilan M2F5	Mélange de feuillus	3,81 = 203°C; 6min	1
01/07/20 Bilan M2F6	Mélange de feuillus	3,91 = 203 °C; 7,5 min	1
01/07/20 Bilan M2F8	Mélange de feuillus	3,96 = 208°C; 6min	1
02/07/20 Bilan ES5	Epicéa scolyté	3,81 = 203°C; 6min	2
02/07/20 Bilan ES6	Epicée scolyté	3,91 = 203 °C; 7,5 min	2
02/07/20 Bilan ES8	Epicéa scolyté	3,96 = 208°C; 6min	2

Tableau 1 :Liste des échantillons de condensats étudiés

B) Méthodes utilisées

B.1 Analyse des sucres et des acides carboxyliques

L’analyse s’effectue sur une HPLC Ultimate 3000 (Thermo), à l’aide d’une colonne Aminex HPX-87H (7,8 x 300 mm, 9 μm) chauffée à 50 °C. Les échantillons sont filtrés sur filtre RC³de 0,2 μm, 20 μL sont injectés par analyse. La phase mobile est constituée d’acide sulfurique à 4 mM, pompée avec un débit de 0,5 mL/min pendant 90 minutes. La détection se fait en UV à 210 et 280 nm, ainsi qu’avec un détecteur RI⁴réglé en mode positif.

Le temps d’analyse a été augmenté à 90 min par rapport à 60 min initialement en phase I. Cette optimisation fait suite à l’observation d’une perturbation de la ligne de base sur les chromatogrammes de certains échantillons. Celle-ci est due à la matrice de l’échantillon précédemment injecté qui est très retenue sur la colonne utilisée. Afin de ne plus rencontrer ce type de problème pouvant affecter la qualité des pics chromatographiques, le temps d’analyse a donc été augmenté.

L’analyse des sucres et acides carboxyliques a été effectuée en 4 réplicats.

B.2. Analyse des composés phénoliques

L’analyse s’effectue sur une HPLC Ultimate 3000 (Thermo), à l’aide d’une colonne Accucore C18 AQ (3 x 100 mm, 2,6 μm) chauffée à 48 °C. Les échantillons sont filtrés sur filtre RC de 0,2 μm, 1 μL est injecté par analyse. La phase mobile est constituée d’un gradient d’acide formique à 0,1% et d’acétonitrile.

La proportion d’acétonitrile varie de 2 à 30% en 10 minutes avec un débit de 0,8 mL/min. La détection se fait en UV à 320, 210, 280 et 254 nm.

B .3. Utilisation de la méthode des ajouts dosés

La méthode des ajouts dosés est une méthode d’analyse quantitative, qui se substitue à la méthode d’étalonnage lorsque l’on observe un effet de la matrice de l’échantillon. Le temps de rétention et/ou l’intensité du signal peuvent être modifiés. Cette méthode consiste à réaliser une gamme d’étalonnage mais à partir de l’échantillon et non dans un solvant. Le principe est d’ajouter dans l’échantillon un standard de concentration connue et croissante de la molécule que l’on souhaite doser. Ici, cette méthode a été utilisée pour confirmer la présence de certains composés en dopant les échantillons avec le standard. Pour la quantification, des gammes externes ont été utilisées.

B. 4. Analyse par spectrométrie de masse

L’analyse en masse s’effectue sur une LC Q-ToF5 (Agilent Infinity 1290/6545), à l’aide d’une colonne Zorbax C18 (2,1 x 50 mm, 1,8 μm) chauffée à 40 °C. Les échantillons sont filtrés sur filtre RC de 0,2 μm, 1 μL est injecté par analyse. La phase mobile est constituée d’un gradient d’acide formique à 0,1% et d’acétonitrile. La proportion d’acétonitrile varie de 5 à 100% en 18 minutes avec un débit de 0,45 mL/min. Une première détection se fait en UV à 220, 250 et 320 nm. Une seconde détection en masse s’effectue en mode positif, avec un scan allant de 50 à 1000 m/z. Les masses de référence utilisées pour calibrer l’analyse sont 121,0509 et 922,0098 Da.

B.5. Calcul des concentrations relatives

Les concentrations relatives indiquées ont été calculées selon l’équation 1.

Par échantillon, et pour chaque composé, le rapport de la concentration (du composé) sur la somme des concentrations a été calculé et ramené en pourcentage.

B.6. Statistiques

Les valeurs présentées correspondent à des moyennes calculées sur les différents réplicats avec leurs écart-types associés. Les ordres de grandeur des moyennes étant très différents, dans certain cas, le coefficient de variation a été calculé. Celui-ci est une mesure de dispersion relative, calculé en faisant le rapport de l’écart-type sur la moyenne. Il permet de juger de la dispersion des valeurs autour de la moyenne, quel que soit son ordre de grandeur. Il est souvent exprimé en pourcentage.

C) Résultats

C.1. Rendement moyen obtenu avec une sévérité de 203°C et 7,5 min de temps de séjour sur différents espèces (en g de furfural pour 100 g de matière sèche introduite ou %)

L’étude de la variabilité s’est faite sur 13 types de bois extraits selon les conditions de sévérité de 3,91, c’est-à-dire à 203°C pendant 7,5 min. Les rendements moyens obtenus sont présentées dans le Tableau 2.

Esp è ce	Furfural ( % )
Mélange de feuillus	4,2
Eucalyptus	2,1
Chêne non écorcé	1,5
Plaquette forestière	0,8
Epicéa scolyté 1	0 ,2
Epicéa scolyté 2	0,4
Charme	0,5
Chêne	0,5
Plaquette de résineux de scierie	0,3
Bois A palettes	0,2
Bois B panneaux	0,2
Sciure de résineux de scierie	0,2
Bois B énergie	0,5

Tableau 2: Rendements moyens obtenus avec une sévérité de 3,91 sur différentes espèces

On observe que les 3 bois qui produisent les plus hauts rendements de Furfural sont : mélange de feuillus, chêne non écorcé et plaquettes de résineux de scierie ; les trois plus faibles sont : bois B énergie, bois B panneaux et l’Epicéa Scolyté .

C.2. Analyse de l’influence des conditions de sévérité du procédé

L’influence des conditions de sévérité du procédé a été étudié sur 3 bois différents : l’eucalyptus, le mélange de feuillus et l’épicéa scolyté. Le tableau 3 présente le rendement moyen des 3 bois utilisés pour l’étude de l’impact des conditions de sévérité.

Composé	Sévérité	Furfural (rendement %)
Eucalyptus	3,67 (7,5 min ; 195°C)	0,484
	3,91 (7,5 min ; 203°C)	2,123
	3,96 (6 min ; 208°C)	3,396
	4,05 (7,5 min ; 208°C)	3,036
Mélange de feuillus	3,81 (6 min ; 203°C)	3,300
	3,91 (7,5 min ; 203°C)	4,212
	3,96 (6 min ; 208°C)	4,592
Epicéa Scolyté	3,81 (6min ; 203°C)	0,169
	3,91 (7,5 min ; 203°C)	0,357
	3,96 (6min ; 208°C)	0,736

Tableau 3: Rendement moyens de Furfural (en %) analysés en LC-UV de 3 espèces de bois

Il semblerait que la concentration de furfural augmente jusqu’à la condition de sévérité 3,96 , et que la condition de sévérité 4,05 soit trop sévère et commence à dégrader ce composé.

Ainsi, d’après cette étude, les conditions de sévérité de 3,91 ou 3,96 sont optimales pour augmenter la concentration en furfural.

Conclusion :

Les résultats de l’étude montrent qu’il existe une variabilité entre les différentes espèces de bois étudiées pour la production de furfural. Trois espèces de bois fournissent après vapocraquage des concentrations généralement plus élevées en furfural que les autres bois, ce sont les mélanges de feuillus, l’eucalyptus et le chêne non écorcé. Les rendements obtenus en furfural sont supérieurs à 1%. Ces bois présentent ainsi un intérêt pour la valorisation des condensats dans la récupération de furfural.

Claims

Procédé de vapocraquage à partir de biomasse lignocellulosique optimisé pour la production et la récupération du Furfural comprenant les étapes de :
disposer d’une biomasse lignocellulosique présentant un taux d’humidité compris entre 5 et 27%

traiter ladite biomasse par vapocraquage à une pression comprise entre 10 et 25 bars, une température est comprise entre 203 et 208°C et un facteur de sévérité compris entre 3,5 et 4,5 jusqu’à obtention d’une poudre

récupérer le furfural dans les gaz résiduels par condensation, dans la poudre par lixiviation, par la vapeur ou par extraction avec un solvant.
Procédé de vapocraquage selon la revendication 1, dans lequel la matière première est majoritairement des bois de feuillus et des bois de résineux riches en xylose.
Procédé de vapocraquage selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le temps de séjour de ladite biomasse dans l’enceinte de vapocraquage est compris entre 7 et 15 minutes.
Procédé de vapocraquage selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la température à l’étape de vapocraquage est compris entre 206 et 208°C.
Procédé de vapocraquage selon l’une des revendications 1 à 4 dans lequel le facteur de sévérité est compris entre 4,05 et 4,15.
Procédé de vapocraquage selon l’une des revendications précédentes dans lequel au moins une partie de la poudre obtenue à l’étape de vapocraquage est utilisée pour la récupération du furfural.
Procédé de vapocraquage selon l’une des revendications précédentes dans lequel on obtient un rendement de furfural supérieur à 1% de poids de furfural par poids de matière sèche lignocellulosique.
Utilisation d’une poudre vapocraquée obtenue par le procédé selon l’une des revendications 1 à 7, pour la production de granulé vapocraqué apte à être utilisé comme biocombustible.
Utilisation de furfural obtenue par le procédé selon l’une des revendications 1 à 7, en tant que précurseur pour la production d’au moins un des produits suivants : solvants, polymères, carburants.