OA20790A - Biocarburant à base des eaux de rejet issues de la transformation du tubercule de manioc. - Google Patents

Abstract

La présente invention décrit un procédé technologique qui permet de produire du bioéthanol inodore et incolore compatible avec les véhicules à essence à partir des eaux de rejet issues de tout type de transformation du tubercule de manioc (Manihot Esculenta Crantz).La technologie de transformation consiste en la décantation de ces eaux de rejet qui donnent de l'amidon de manioc qui est ensuite solubilisé et saccharifié à l'aide d'enzymes. Cette saccharification donne une solution de glucose qui est à son tour fermentée pour être transformée en un mélange eau-alcool qui est distillé pour donner du bioéthanol à 99%. Ce dernier est enfin mélangé à l'essence soit à hauteur de 10% pour donner le super sans plomb soit à hauteur de 80% pour donner le super éthanol E80.

Description

DESCRIPTION DE L’INVENTION

Biocarburant à base des eaux de rejet issues de la transformation du tubercule de manioc

L’invention est relative à un biocarburant sous forme de bioéthanol, obtenu à l’aide d’un procédé technologique qui utilise les eaux de rejet issu de la transformation du manioc en guise de matière première.

Le bioéthanol ou agro-carburant conforme à l'invention se mélange avec de l’essence pour donner selon le taux, soit le super sans-plomb, soit le super-éthanol E-85, inodore et incolore, tous deux destinés aux moteurs à essence.

Un biocarburant ou agrocarburant ou biofuel ou encore carburant végétal, est un carburant cest-à-dire un combustible liquide ou gazeux produit à partir de matériaux organiques non fossiles, provenant de la biomasse. Les biocarburants représentent une source supplémentaire de carburant et une activité agro-industrielle nouvelle. Ils permettent aux pays qui les produisent de réduire leurs dépendances énergétiques vis-à-vis des carburants d'origine fossile.

La production mondiale d'agrocarburant s'élève à 4 113 PJ en 2019, en progression de 56 % par rapport à 2010. Les principaux pays producteurs sont les États-Unis (37,9 %), le Brésil (24,1 %) et l'Indonésie (6,7 %).

La consommation mondiale de biocarburants a atteint 58,8 Mtep en 2011 (41,6 Mtep de bioéthanol et 17,2 Mtep de biodiesel), soit 3,1 % de la consommation mondiale des transports routiers.

Il s’agit en général du bioéthanol ou alcool éthylique ou tout simplement éthanol, fabriqué à partir de matières végétales produites par l’agriculture : betterave, blé, maïs, colza, tournesol, pomme de terre, canne à sucre. Le bioéthanol est obtenu par la fermentation des sucres contenus dans ces matières végétales. Distillé puis déshydraté pour éliminer l'eau, cet alcool brut devient un composant de l’essence à différents pourcentages selon les carburants.

Le bioéthanol est considéré comme une énergie renouvelable, les matières premières végétales (ou biomasse) se renouvelant chaque année, il est en plein essor dans les stationsservices en Europe et au Brésil. Considéré comme alternative réelle et sérieuse aux énergies fossiles non renouvelables, le bioéthanol présente le double avantage d’être respectueux de l’environnement et d’être économique. En effet, il permet de diminuer les émissions de gaz à

[2] effet de serre, par rapport aux carburants fossiles car leur combustion ne produit que du dioxyde de carbone (CO2) et de la vapeur d'eau et pas ou peu d'oxydes azotés et soufrés (NOx, SOxJ.et il est moins cher.

Le bioéthanol, carburant d’origine végétale, entre dans la composition de toutes nos essences vendues à la pompe. On le retrouve en différentes proportions dans nos carburants. A titre d’exemples :

- le SP95-SP98 contient ainsi 5 % de bioéthanol, le complément étant de l’essence sans plomb ;

- le SP95-E10, carburant le plus vendu et compatible avec presque tous les modèles de véhicules, contient 10 % de bioéthanol ;

- le superéthanol-E85, quant à lui contient plus de bioéthanol ; entre 65 % et 85 % :

- l'éthyl-tertio-butyl-éther (ETBE) dérivé (un éther) de l’éthanol est obtenu par réaction entre l'éthanol et l'isobutène et est utilisé comme additif à hauteur de 15 % à l'essence en remplacement du plomb. L'isobutène quant à lui est obtenu lors du raffinage du pétrole. ;

On distingue trois générations de biocarburants, ce sont : :

- les biocarburants de première génération : ils sont principalement de deux types :

*le bioéthanol ; c'est le plus développé ; Il résulte de la filière sucre et est produit à partir de canne à sucre, de céréales et de betterave sucrière. Il est utilisé dans les moteurs à essence. Il est obtenu par fermentation de sucres (sucres simples, amidon hydrolyse) par des levures du genre Saccharomyces. L'éthanol peut remplacer partiellement ou totalement l'essence. Une petite proportion d'éthanol peut aussi être ajoutée dans du gazole, donnant alors du gazole oxygéné, mais cette pratique est peu fréquente.

Au Brésil, le bioéthanol de canne à sucre couvre 22 % des besoins nationaux en carburant, en Suède, outre la vente de super éthanol, l'essence contient 5 % de bioéthanol (à base de canne à sucre). Aux États-Unis, plus de 10 % de l'essence contient du bioéthanol (principalement de maïs) à hauteur de 10 %.

*le biodiesel : il est issu de la filière « huile » et permet de produire de l'huile végétale brute et du biodiesel (ester éthylique d'huile végétale ou EEHV). Il est dérivé de différentes sources d’acides gras, notamment les huiles de soja, de colza, de palme et d’autres huiles végétales. Il est utilisé dans les moteurs diesel.

[3]

Les biocarburants de première génération entrent en concurrence directe avec la chaîne alimentaire. Ils sont produits à partir de matières premières qui peuvent être utilisées dans une chaîne alimentaire animale ou humaine. Aujourd’hui, seule cette génération est produite à l'échelle industrielle.

- les biocarburants de deuxième génération : ils sont obtenus à l’aide de technologies actuellement mises au point pour exploiter les matières cellulosiques telles que le bois, les feuilles et les tiges des plantes ou celles issues de déchets : On obtient ainsi du biodiesel, du biohydrogène ou du biogaz.

On qualifie ces matières de biomasse ligno-cellulosique car elles proviennent de composants ligneux ou à base de carbone qui ne sont pas directement utilisés dans la production alimentaire. Ces caractéristiques présentent un avantage de disponibilité supérieure et de non concurrence alimentaire par rapport à la première génération de biocarburants. Elle n’est pas encore déployée au stade industriel mais des perspectives de mise en application à moyen terme se dessinent. Leur production à grande échelle est prévue à l’horizon 2020-2030.

- les biocarburants de troisième génération ; ce sont les formes moins développées, voire simplement au stade de la recherche. Les procédés, encore à l’étude, s’appuient principalement sur l’utilisation de microorganismes telles que les microalgues. Celles-ci peuvent accumuler des acides gras permettant d’envisager des rendements à l’hectare supérieurs d’un facteur 30 aux espèces oléagineuses terrestres. A partir de ces acides gras, il est possible de générer du biodiesel. Certaines espèces de microalgues peuvent contenir des sucres et ainsi être fermentées en bioéthanol. Enfin, les microalgues peuvent être méthanisées pour produire du biogaz. Certaines d'entre elles peuvent également produire du biohydrogène.

La présente invention se rapporte aux biocarburants de première génération.

Les biocarburants préparés à partir de matières végétales produites par l’agriculture telles que la betterave, le blé, le maïs, le colza, la pomme de terre, la canne à sucre présentent l’inconvénient de poser un problème de sécurité alimentaire. En effet, l'utilisation de ces matières végétales, base de l’alimentation de l’homme peut entraîner l’augmentation de la demande des produits agricoles et la hausse de leurs prix, ce qui pourrait engendrer l’instabilité sociale dans les pays pauvres. De plus, ces biocarburants dégagent une mauvaise odeur avant et après combustion. Le fait est aussi qu’en Côte d’Ivoire, la transformation du tubercule de manioc

[4] (Manihot esculenta Crantz}, génère d'importants déchets liquides, riches en amidon qui polluent l’environnent et dont la gestion reste encore délicate.

La présente invention a pour objectif de mettre à la disposition des automobilistes, un biocarburant inodore, de la filière sucre, destiné aux moteurs à essence, à partir de matière première dont l’exploitation ne menace pas les réserves de nourriture mais au contraire, contribue à assainir notre environnement.

Conformément à l’invention, cet objectif est atteint par un procédé technologique qui permet de transformer le lait d’amidon constitué par les eaux de rejet issues de tout type de transformation du tubercule de manioc (Manihot esculenta Crantz} en bioéthanol inodore et incolore compatible avec les véhicules à essence.

La technologie de transformation du déchet de lait d’amidon en bioéthanol peut être résumé en cinq étapes qui sont les suivantes :

- la décantation : les eaux de rejet provenant de la transformation du manioc (Manihot esculenta Crantz} sont laissées au repos selon une durée convenable pour être décantées :

- la séparation : le décantât issu de l’opération précédente, constitué de résidus d’amidon est alors isolé pour les opérations ultérieures ;

- la saccharification : l’amidon de manioc ainsi recueilli, solubilisé et chauffé est traité par des enzymes à environ 78°^:C pendant 1h environ de temps afin de transformer l'amidon en glucose pur ;

- la fermentation : la solution de glucose est fermentée en présence de la levure pendant 4 jours environ pour obtenir un mélange eau éthanol :

- la distillation : le mélange eau-éthanol est distillé pour obtenir de l’éthanol pur à 99 % qui constitue le bioéthanol qui donne le super sans plomb ou le super éthanol E80 incolore et inodore, quand il est mélangé à l’essence à 10% ou à 80% et utilisé comme biocarburant dans les véhicules roulant à l’essence.

Le biocarburant de première génération conforme à l’invention présente des avantages écologiques, économiques et agricoles ;

- il contribue à assainir l’environnement car la matière première de production est un rejet de fabrication liquide polluant ;

- il est moins coûteux que le carburant classique ;

[5]

- il n’entre pas en concurrence avec la chaîne alimentaire ;

- il est inodore et incolore ;

- Il valorise d’avantage le tubercule de manioc sans empiéter sur sa production.

Les autres caractéristiques de l’invention apparaîtront clairement à la lecture de la 5 description qui suit et qui représente un exemple non exhaustif de sa préparation.

La figure 1 de la planche 1 représente le diagramme de préparation du biocarburant conforme à l’invention.

Le bioéthanol conforme à l’invention est un biocarburant de première génération conçue pour les véhicules à essence. Il est mélangé à l’essence à contribution de 10% pour donner le ίο super sans plomb et à contribution de 80% pour donner le super éthanol E85.

L’invention est préparée par un procédé technologique utilisant une enzyme et un ferment et qui permet de transformer le lait d’amidon effluent ou eaux de rejet issues de la transformation du tubercule de manioc (Manihot esculenta Crantz), servant de matière première, en bioéthanol inodore et incolore compatible avec les véhicules à essence.

is La technologie de transformation du déchet de lait d'amidon en bioéthanol comporte cinq étapes majeures qui sont les suivantes :

- la décantation : les eaux de rejet provenant de la transformation du manioc (Manihot esculenta Crantz) en attiéké, gari et autres, sont collectées dans des bacs et laissées au repos selon une durée convenable en fonction des quantités pour subir une décantation qui est une 20 opération de séparation ente l’amidon qui fécule et l’eau ;

- la séparation : le culot ou décantât obtenue après l’opération précédente de décantation et constitué de résidus d'amidon est alors isolé par siphonage de l’eau afin de servir pour les opérations ultérieures de la préparation ;

- la saccharification : l'amidon, polymère de glucose de manioc ainsi recueilli est 25 solubilisé et traité par des enzymes à une température relativement élevée d’environ 78°C pendant 1h de temps environ. Cette opération consiste à dépolymériser la macromolécule d’amidon en monosaccharides ou monomères de glucose afin d’obtenir une solution de glucose pure ;

- la fermentation : la solution de glucose subit une fermentation en présence de levure 30 du genre Saccharomyces durant quatre jours environ, à une température convenable. Il s’agit d’un processus de transformation biochimique et chimique qui a pour but de convertir les

[61 molécules de polyhydroxycétone que sont le glucose en molécules d’alcool (éthanol) pour donner un mélange eau-éthanol ;

- la distillation : le mélange liquide eau-éthanol subit une séparation physique sous l'effet de la chaleur appelée distillation. On obtient à la sortie du distillateur, de l’éthanol pur à 99 % qui 5 constitue le bioéthanol et qui sera mélangé à 10% à l’essence pour donner le super sans plomb ou à 80% pour donner le super-éthanol E-85, incolore et inodore, tous utilisés dans les véhicules roulant à l’essence.

Claims (5)

1- Procédé de préparation de biocarburant caractérisé en ce que ce biocarburant est à base de bioéthanol produit par fermentation à partir des eaux de rejet de la transformation du tubercule de manioc (Manihot esculenta Crantz) et est destiné aux moteurs à essence.

2- Biocarburant produit à partir des eaux de rejet de la transformation du tubercule de manioc (Manihot esculenta Crantz) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il est préparé par les opérations suivantes : décantation des eaux de rejet qui donnent de l’amidon de manioc qui est ensuite solubilisé et saccharifié à l'aide d’enzymes à environ 78°C pendant 1 h environ avant d’être fermenté pendant 4 jours en éthanol.

3- Biocarburant produit à partir des eaux de rejet de la transformation du tubercule de manioc (Manihot esculenta Crantz) selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la saccharification de la solution d’amidon donne une solution de glucose qui est fermentée pendant 4 jours environ pour être transformée en mélange eau-alcool.

4- Biocarburant produit à partir des eaux de rejet de la transformation du tubercule de manioc (Manihot esculenta Crantz) selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le mélange eau-alcool est distillé à une température convenable pour donner du bioéthanol à 99% qui est mélangé à l’essence à hauteur de 10% pour donner le super sans plomb compatibles avec les véhicules à essence.

5- Biocarburant produit à partir des eaux de rejet de la transformation du tubercule de manioc (Manihot esculenta Crantz) selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le mélange eau-alcool est distillé à une température convenable pour donner du bioéthanol à 99% qui est mélangé à l’essence à hauteur de 80% pour donner le super éthanol E80 compatibles avec les véhicules à essence.