WO2023194461A1 - Procede d'optimisation de la production de levoglucosenone lors de vapocraquage de biomasse lignocellulosique - Google Patents

Procede d'optimisation de la production de levoglucosenone lors de vapocraquage de biomasse lignocellulosique Download PDF

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WO2023194461A1
WO2023194461A1 PCT/EP2023/058981 EP2023058981W WO2023194461A1 WO 2023194461 A1 WO2023194461 A1 WO 2023194461A1 EP 2023058981 W EP2023058981 W EP 2023058981W WO 2023194461 A1 WO2023194461 A1 WO 2023194461A1
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WO
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steam cracking
levoglucosenone
production
steam
process according
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/058981
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Inventor
Adriana QUINTERO-MARQUEZ
Frédéric MARTEL
Original Assignee
Europeenne De Biomasse
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D493/00—Heterocyclic compounds containing oxygen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system
    • C07D493/02—Heterocyclic compounds containing oxygen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D493/08—Bridged systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
    • C10B49/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/02—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by distillation
    • 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
    • D21B1/12—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by wet methods, by the use of steam
    • D21B1/30—Defibrating by other means
    • D21B1/36—Explosive disintegration by sudden pressure reduction
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C1/00—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
    • D21C1/02—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting with water or steam

Definitions

  • the present invention relates to the field of valorization of co-products obtained during the production of “black pellets” type fuels with high calorific value from lignocellulosic biomass. More specifically, the invention relates to a process for optimizing the steam cracking parameters making it possible to obtain a greater ratio of levoglusenone during a steam cracking process.
  • lignocellulosic biomass wood, agricultural residues, co-products of agriculture and agro-industry
  • an energetically dense, transportable and easily storable compound would make it possible to develop and consolidate an industrial stationary energy sector (biofuel used in a fixed point, the home, unlike biofuels) and reduce environmental impacts (fossil CO2 emissions, with biomass without fertilizers or phytosanitary products).
  • the black pellets are cylinders resistant to degradation by humidity, 1 to 3 cm long, with good mechanical strength allowing storage and handling similar to that of coal. Their combustion generates little ash, with a lower calorific value (LCV) close to 18 to 20 joules/gram of dry matter.
  • LCV calorific value
  • Black pellets are produced from lignocellulosic biomass subjected to steam cracking. This consists of a heat treatment, followed by sudden depressurization to provide a water-proof material during shaping for the production of granules or briquettes. The raw material is actually exploded with steam, which releases finer particles, allowing the material to have strong cohesion during the aggregation or molding phase.
  • Hydrothermal treatment also called aqueous fractionation, solvolysis, hydrothermolysis, differs from steam cracking, or, in that it involves using water at high temperature and high pressure to promote the disintegration and separation of the lignocellulosic matrix . This technique is not suitable for the production of black granules since the products obtained are mainly liquid.
  • Pyrolysis is the chemical decomposition of an organic compound by intense heating in the absence of oxygen.
  • the compounds obtained after pyrolysis differ in their characteristics from those obtained by steam cracking. Steam cracking cannot be compared to a pyrolysis technique in that it uses a steam explosion and is carried out in the presence of oxygen.
  • roasting processes which are characterized by a thermochemical treatment between 100 and 300°C allowing part of the organic matter to be modified to break the fibers while eliminating water.
  • the existing steam cracking process makes it possible to produce a lignocellulosic biomass powder, dry, pretreated, without chemical additives, stable and economically viable for commodities such as energy, let alone viable for products with higher added value.
  • Patent application WO2021167511A1 describes a method and system for recovering energy and chemicals from a steam explosion reactor in a biorefinery. In particular, it discloses a process in which the co-produced levoglucosenone is recovered.
  • the pyrolysis reactor comprises a reactor in which the premix is fluidized by a fluidization gas.
  • patent application WO2016/039996 which describes a process which consists of bringing a reaction mixture comprising a solvent and an acid catalyst into contact with a source of carbohydrate.
  • Patent application WO2021/171014 describing an installation for carrying out the thermolysis of cellulose is also known from the prior art
  • the inventors propose a process for producing steam-cracked granules whose parameters are oriented to optimize the production of levoglucosenone.
  • the proposed process has specific parameters in terms of drasticity (residence time, temperature) and composition of raw materials (more xylose in hardwoods than in softwoods, more acidity in oak than in other hardwoods) allowing optimization of levoglucosenone production.
  • the levoglucosenone produced during the steam cracking step can then be recovered from the residual gases by condensation and/or from the powder by steam leaching or extraction with a solvent.
  • the process according to the invention offers a double production in a completely innovative manner: the optimized production of levoglucosenone at the same time as that of biofuel pellets. Thanks to this process, it is possible to reduce production costs by revaluing molecules produced under the thermal effect of steam cracking and extractable by washing, distillation or others.
  • the process advantageously allows the optimization of levoglucosenone production.
  • This molecule is particularly interesting in the field of special polymers, perfumes and pharmaceutical active ingredients.
  • Levoglucosenone is a precursor of a green solvent like the commercial product from the company CIRCA called Cyrène®.
  • the process advantageously offers the possibility of producing, simultaneously with the optimized production of levoglucosenone, biofuel pellets, which makes the process economically viable.
  • lignocellulosic biomass we mean plant material whose major constituents are cellulose, hemicellulose and lignin. The proportions of these components vary depending on the plant species.
  • the lignocellulosic biomass of interest mainly consists of hardwoods and softwoods rich in glucose.
  • the hardwood category includes two types of wood. We find in this category on the one hand, soft woods such as eucalyptus or poplar, on the other hand hard woods such as hornbeam or oak. These two types of wood have different intrinsic characteristics. Indeed, soft woods are woods that have become saturated with moisture throughout their rapid growth, while hard woods with slow growth have lost over time the moist sap that nourished them.
  • mixture of hardwoods we mean a mixture of hardwoods such as hornbeam, oak, beech.
  • softwood we mean woods rich in resinous materials, such as for example spruce, wood chips or softwood sawdust.
  • steam cracking in a dry environment we mean steam cracking carried out with a lignocellulosic biomass whose humidity level is between 5 and 27% and in which no water or chemical product is added during steam cracking.
  • chemical product designates any substance formed by chemical treatment or by the assembly of several different chemical elements in defined proportions.
  • the powder obtained at the steam cracking stage is capable of being densified in order to obtain dense granules (“black pellets”) intended to be used as biofuel.
  • Levoglucosenone is a molecule derived from glucose which is notably produced during steam cracking under specific steam cracking conditions. This molecule is represented by the following formula:
  • sugars such as xylose from hemicelluloses and glucose from cellulose, contained in lignocellulosic biomass, can be released or chemically modified to produce intermediate molecules such as levoglucosenone. Thanks to the combination of raw materials rich in accessible glucose and specific steam cracking conditions (temperature, residence time, humidity to increase the production of these high added value molecules), it is possible to optimize the production and recovery of this molecule.
  • the steam cracking process is carried out as follows:
  • the Treatment Severity Factor is defined by the formula:
  • the raw material for the steam cracking process is a lignocellulosic biomass rich in glucose.
  • the raw material is mainly a mixture of hardwood and softwood rich in glucose.
  • the raw material is a mixture of hardwood, eucalyptus and undebarked oak. This raw material is particularly interesting since it allows the recovery of levoglucosenone (high added value molecule), at a concentration of between 3 and 9 mg/kg of treated lignocellulosic biomass.
  • the steam cracking process makes it possible to obtain a quantity of levoglucosenone of between 1 and 10 mg/kg of treated lignocellulosic biomass and more particularly between 5 to 10 mg/kg of treated lignocellulosic biomass.
  • the raw material is chosen from: a mixture of hardwoods, unbarked oak, softwood sawmill related chips or a mixture of these.
  • the levoglucosenone is recovered from the powder by leaching or by extraction with a solvent.
  • said solvent is a polar solvent.
  • the solvent in the recovery step is ethanol.
  • At least part of the powder obtained in the steam cracking step is used in the levoglucosenone recovery step.
  • the biomass consists of more than 50% by weight of a biomass rich in glucose.
  • the powder obtained can be used for the recovery of levoglucosenone by leaching and/or by extraction with a solvent such as ethanol.
  • the biomass consists of more than 50% by weight of a mixture of hardwoods and softwoods rich in glucose.
  • the residence time of said biomass in the steam cracking chamber is between 5 and 10 minutes. In an even more advantageous embodiment, the residence time is 7.5 minutes.
  • the temperature in the steam cracking step is between 206°C and 208°C, in an even more advantageous embodiment, the temperature in the steam cracking step is 208°C.
  • the severity factor in the steam cracking step is between 4.05 and 4.30 and preferably between 4.05 and 4.15.
  • a second object of the invention is the use of the steam-cracked powder or the leaching residue obtained by the process of the invention for the production of steam-cracked granules in order to be used as biofuel.
  • a third object of the invention is the use of levoglucosenone obtained by the process of the invention, as a precursor for the production of green solvent or antiviral molecules.
  • levoglucosenone is used as a precursor for the production of Cyrene, a green solvent used in the chemical industry.
  • levoglucosenone constitutes a precursor of antiviral molecules highly sought after in the pharmaceutical industry.
  • EXAMPLE 1 Study of the quantity of THE voglu co senone in condensates of different biomass s after e s steam cracking .
  • the analysis is carried out on an Ultimate 3000 HPLC (Thermo), using an Aminex HPX-87H column (7.8 x 300 mm, 9 ⁇ m) heated to 50°C.
  • the samples are filtered through a 0.2 ⁇ m RC 3 filter, 20 ⁇ L are injected per analysis.
  • the mobile phase consists of 4 mM sulfuric acid, pumped with a flow rate of 0.5 mL/min for 90 minutes. Detection is done in UV at 210 and 280 nm, as well as with an RI 4 detector set in positive mode.
  • the analysis time was increased to 90 min compared to 60 min initially in phase I. This optimization follows the observation of a disturbance of the baseline on the chromatograms of certain samples. This is due to the matrix of the previously injected sample which is very retained on the column used. In order to no longer encounter this type of problem that could affect the quality of the chromatographic peaks, the analysis time was therefore increased.
  • the analysis is carried out on an Ultimate 3000 HPLC (Thermo), using an Accucore C18 AQ column (3 x 100 mm, 2.6 ⁇ m) heated to 48°C.
  • the samples are filtered through a 0.2 ⁇ m RC filter, 1 ⁇ L is injected per analysis.
  • the mobile phase consists of a gradient of 0.1% formic acid and acetonitrile.
  • the proportion of acetonitrile varies from 2 to 30% in 10 minutes with a flow rate of 0.8 mL/min. Detection is done in UV at 320, 210, 280 and 254 nm.
  • the metered addition method is a quantitative analysis method, which replaces the calibration method when an effect of the sample matrix is observed.
  • the retention time and/or signal intensity can be modified.
  • This method consists of carrying out a calibration range but from the sample and not in a solvent. The principle is to add to the sample a standard of known and increasing concentration of the molecule that we wish to measure. Here, this method was used to confirm the presence of certain compounds by spiking the samples with the standard. For quantification, external ranges were used.
  • Mass analysis is carried out on a Q-ToF5 LC (Agilent Infinity 1290/6545), using a Zorbax C18 column (2.1 x 50 mm, 1.8 ⁇ m) heated to 40 °C .
  • the samples are filtered through a 0.2 ⁇ m RC filter, 1 ⁇ L is injected per analysis.
  • the mobile phase consists of a gradient of 0.1% formic acid and acetonitrile. The proportion of acetonitrile varies from 5 to 100% in 18 minutes with a flow rate of 0.45 mL/min.
  • a first detection is done in UV at 220, 250 and 320 nm.
  • a second mass detection is carried out in positive mode, with a scan ranging from 50 to 1000 m/z.
  • the reference masses used to calibrate the analysis are 121.0509 and 922.0098 Da.
  • the ratio of the concentration (of the compound) to the sum of the concentrations was calculated and reduced to a percentage.
  • the values presented correspond to averages calculated on the different replicates with their associated standard deviations.
  • the orders of magnitude of the means being very different, in certain cases, the coefficient of variation was calculated. This is a measure of relative dispersion, calculated by taking the ratio of the standard deviation to the mean. It makes it possible to judge the dispersion of values around the average, whatever its order of magnitude. It is often expressed as a percentage.
  • Table 3 Average concentrations of levoglucosenone (in mg/kg of treated biomass) analyzed by LC-UV on 3 species of wood
  • severity conditions of 3.91 or 3.96 are optimal for increasing the levoglucosenone concentration when using eucalyptus.
  • higher severity conditions of 3.91 or 3 .96 seem suitable for woods such as a mixture of hardwoods and Scolyté Spruce.
  • the results of the study show that there is variability between the different species of wood studied.
  • the three wood species have generally higher concentrations than other woods. These are hardwood mixtures, eucalyptus and unbarked oak. They actually have a levoglucosenone concentration of between 3 and 9 mg/kg of treated biomass. These woods are therefore of interest for the valorization of condensates in the recovery of levoglucosenone.
  • Table 4 presents the evolution of the concentration of levoglucosenone released by 3 species of wood as a function of the severity of the process, in conditions of severity greater than those presented in Table 3.
  • Table 4 Evolution of the average concentration of levoglucosenone (in mg/kg of treated biomass) as a function of the severity factor with 3 species of wood.
  • the process according to the invention can be applied to a plurality of species of wood with different levoglucosenone concentrations depending on the wood considered and the severity applied.
  • the results show that a severity factor of between 3.5 and equal to or greater than 4.27 seems optimal for wood such as a mixture of hardwoods or Scolyté Spruce.
  • eucalyptus seems to be a raw material that is not very suitable for use according to the process, due to the fact that this wood does not support high severity factors, namely greater than 3.96. However, conditions greater than 3.96 are required to promote the production of a steam-cracked biomass intended to be granulated.

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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 lévoglusénone lors d'un procédé de vapocraquage.

Description

PROCEDE D’OPTIMISATION DE LA PRODUCTION DE LEVOGLUCOSENONE 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 lévoglusénone 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 également connu de l’homme du métier que les procédés de traitements, tel que le vapocraquage permet l’obtention de produits intermédiaires à 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 extraite 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 la lévoglucosénone coproduite est récupérée.
La demande US2021/317130 décrit un procédé de production de lévoglucosénone à partir d'un matériau cellulosique particulaire comprenant les étapes suivantes :
former un prémélange avec une matière cellulosique particulaire, de l'eau, un acide et un solvant organique polaire ayant un point d'ébullition supérieur à celui de la lévoglucosénone,
introduction du pré-mélange dans un réacteur de pyrolyse, maintenu à une température comprise entre 250°C et 450°C,
retirer les produits gazeux et le charbon du réacteur de pyrolyse, et
condensation de la lévoglucosénone et du solvant organique polaire des produits gazeux, dans lequel le réacteur de pyrolyse comprend un réacteur dans lequel le prémélange est fluidisé par un gaz de fluidisation.
D’autres procédés pour produire de la levoglucosénone sont connus de l’art antérieur.
A titre d’exemple, la demande de brevet WO2016/039996, qui décrit un procédé qui consiste à mettre en contact un mélange réactionnel comprenant un solvant et un catalyseur acide avec une source de glucide.
La demande de brevet WO2021/171014 décrivant une installation pour effectuer la thermolyse de la cellulose est également connu de l’art antérieur
Les méthodes connues de l’art antérieur proposent des procédés de récupération de molécules d’intérêt coproduites. Il serait intéressant d’obtenir un procédé alternatif de production de lévoglucosénone.
Les inventeurs proposent un procédé de production de granulés vapocraqués dont les paramètres sont orientés pour optimiser la production de lévoglucosénone.
Le procédé proposé possède des paramètres spécifiques en termes de drasticité (temps de séjour, température) et 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 la lévoglucosénone.
La lévoglucosénone produite lors de l’étape de vapocraquage peut ensuite être récupérée 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 constituée majoritairement de mélange de feuillus et/ou de résineux optimisé pour améliorer la production d’un produit intermédiaire telle que la lévoglucosénone comprenant les étapes de :
  • disposer d’une biomasse lignocellulosique constituée majoritairement de mélange de feuillus et/ou de résineux 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
  • Récupération de lévoglucosénone 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 lévoglucosénone 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 permet de manière avantageuse l’optimisation de la production de lévoglucosénone. Cette molécule est particulièrement intéressante dans le domaine des polymères spéciaux, des parfums et des actifs pharmaceutiques. La lévoglucosénone est un précurseur de solvant vert comme le produit commercial de la société CIRCA nommé Cyrène®.
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 la lévoglucosénone 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 propose de manière avantageuse de produire, simultanément à la production optimisée de lévoglucosénone, des 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. Ici, 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 biocombustible (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).
BREVE DESCRIPTION DE LA FIGURE
La présente les courbes d’évolution de la concentration de lévoglucosénone en mg/kg de biomasse traitée en fonction de la sévérité du procédé pour 3 espèces de bois : l’eucalyptus, un mélange de feuillus et l’Epicéa scolyté.
Un premier objet de l’invention concerne un procédé de vapocraquage à partir de biomasse constituée majoritairement de mélange de feuillus et/ou de résineux lignocellulosique optimisé pour la production et la récupération de lévoglucosénone comprenant les étapes de :
  • disposer d’une biomasse lignocellulosique constituée majoritairement de mélange de feuillus et/ou de résineux 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 la lévoglucosénone 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 glucose.
La catégorie des bois feuillus comprend deux types de bois. On retrouve dans cette catégorie d’une part, les bois tendres tels que par exemple l’eucalyptus ou le peuplier, d’autre part les bois durs tel que par exemple le charme ou le chêne. Ces deux types de bois ont des caractéristiques intrinsèques différentes. En effet, les bois tendres sont des bois qui se sont gorgés d'humidité tout au long de leur croissance rapide, alors que les bois durs ayant une croissance lente ont perdu au fil du temps la sève humide qui les a nourris.
Par « mélange de feuillus », on entend un mélange de bois feuillus de bois durs tels que par exemple le charme, le chêne, le hêtre.
Par « résineux », on entend des bois riches en matières résineuses, tels que par exemple de l’Epicéa, les plaquettes ou de la sciure de résineux.
Par « constituée majoritairement de mélange de feuillus et/ou de résineux », on entend une biomasse lignocellulosique constituée à plus de 50% en poids de bois durs et/ou de résineux.
Par « vapocraquage en milieu sec », on entend un vaprocraquage 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, 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.
La lévoglucosénone est une molécule dérivée du glucose 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 intermédiaires comme la lévoglucosénone. Grâce à l’association de matières premières riches en glucose accessible et des conditions de vapocraquage particulières (température, temps de séjour, humiditépour 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 intermédiaire tel que la lévoglucosénone produite 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 granulé 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 de lévoglucosénone 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 vaprocraquage est une biomasse lignocellulosique riche en glucose. Dans un mode de réalisation de l’invention, la matière première est majoritairement un mélange de bois de feuillus et des bois de résineux riches en glucose. 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 lévoglucosénone (molécule à haute valeur ajoutée), à une concentration comprise entre 3 et 9 mg/kg de biomasse lignocellulosique traitée. Dans un mode de réalisation particulier, le procédé de vapocraquage permet d’obtenir une quantité de lévoglucosénone comprise entre 1 et 10 mg/kg de biomasse lignocellulosique traitée et plus particulièrement entre 5 à 10 mg/kg de biomasse lignocellulosique traitée.
Dans un mode de réalisation encore plus avantageux la matière première est choisie parmi : un mélange de feuillus, du chêne non écorcé, des plaquettes de connexes de scierie de résineux ou un mélange de ceux-ci.
Dans un mode de réalisation particulier, la lévoglucosénone est récupérée 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 de levoglucosénone
Dans un mode de réalisation préféré, la biomasse est constituée à plus de 50% en poids d’une biomasse riche en glucose. La poudre obtenue peut être utilisée pour la récupération de lévoglucosénone 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% en poids d’un mélange feuillus et de résineux riches en glucose.
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 4,30 et préférentiellement 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 de lévoglucosénone obtenue par le procédé de l’invention, en tant que précurseur pour la production de solvant vert ou de molécules antivirales.
En effet, la lévoglucosénone est utilisée en tant que précurseur pour la production de Cyrène, un solvant vert utilisé dans l’industrie chimique. De plus, la lévoglucosénone constitue un précurseur de molécules antivirales hautement recherchées dans l’industrie pharmaceutique.
EXEMPLES
EXEMPLE 1 : Étude de la quantité de lé voglu co sénone 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 RC3 de 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 RI4 réglé 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.
La quantification de la lévoglucosénone était perturbée à 210 nm par la présence d’un composé co- élué. Suite à une étude effectuée sur l’absorbance de la LGO, sa longueur d’onde maximale d’absorbance a été déterminée à 320 nm. Cette nouvelle longueur d’onde a été suivie spécifiquement afin d’améliorer la limite de détection de la LGO et de s’affranchir de la co-élution qui n’est plus visible à 320 nm. L’analyse des composés phénoliques a été effectuée en 3 réplicats.
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. Composition moyenne obtenue avec une sévérité de 203°C et 7,5 min de temps de séjour sur différents espèces (en mg/kg de biomasse traitée)
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 concentrations moyennes obtenues sont présentées dans le Tableau 2.
Esp è ce Lévoglucosénone (mg/ kg )
Mélange de feuillus
 8,75
Eucalyptus
 3,09
Chêne non écorcé
 5,05
Plaquette forestière
 3,73
Epicéa scolyté 1
 2,85
Epicéa scolyté 2
 3,31
Charme
 2,63
Chêne
 1,94
Plaquette résineux de scierie
 4,58
Bois A palettes
 2,11
Bois B panneaux
 0,94
Sciure résineux de scierie
 4,24
Bois B énergie
0,72
Tableau 2 : Concentrations moyennes obtenues avec une sévérité de 3,91 sur différentes espèces
On observe que les 3 bois qui produisent les plus hautes concentrations de lévoglusénone sont : mélange de feuillus, chêne non écorcé et plaquettes résineux de scierie ; les trois plus faibles sont : bois B énergie, bois B panneaux et chêne.
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 la concentration moyenne des 3 bois utilisés pour l’étude de l’impact des conditions de sévérité.
Composé Sévérité Lévoglucosénone
Eucalyptus 3,67 (7,5 min ; 195°C) 1,6
3,91 (7,5 min ; 203°C) 3,1
3,96 (6 min ; 208°C) 6,8
4,05 (7,5 min ; 208°C) 3,9
Mélange de feuillus 3,81 (6 min ; 203°C) 6,3
3,91 (7,5 min ; 203°C) 8,7
3,96 (6 min ; 208°C) 10,1
Epicéa Scolyté 3,81 (6min ; 203°C) 2,6
3,91 (7,5 min ; 203°C) 3,3
3,96 (6min ; 208°C) 4,9
Tableau 3 : Concentrations moyennes de lévoglucosénone (en mg/kg de biomasse traitée) analysés en LC-UV sur 3 espèces de bois
Il semblerait que la concentration de lévoglucosénone en ce qui concerne l’Eucalyptus 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.
A l’inverse, on observe que le taux de Lévoglucosénone augmente proportionnellement à l’intensité du facteur de sévérité pour le mélange de feuillus et l’Epicéa Scolyté.
Ainsi, d’après cette étude, les conditions de sévérité de 3,91 ou 3,96 sont optimales pour augmenter la concentration en levoglucosénone lorsqu’on utilise de l’eucalyptus En revanche, des conditions de sévérité supérieures de 3,91 ou 3,96 semblent appropriées à des bois de type mélange de feuillus et Epicéa Scolyté.
Conclusion :
Les résultats de l’étude montrent qu’il existe une variabilité entre les différentes espèces de bois étudiées. Les trois espèces de bois présentent des concentrations généralement plus élevées que les autres bois. Ce sont les mélanges de feuillus, l’eucalyptus et le chêne non écorcé. Ils ont en effet une concentration en lévoglucosénone comprise entre 3 et 9 mg/kg de biomasse traitée. Ces bois présentent ainsi un intérêt pour la valorisation des condensats dans la récupération de lévoglucosénone.
EXEMPLE 2 : Evolution de la concentration de levoglusénone en fonction de facteur de sévérité du procédé
A - Matériel et méthode
Le même protocole que celui de l’exemple 1 a été appliqué.
B - Résultats
Le tableau 4 présente l’évolution de la concentration de la lévoglucosénone libérée par 3 espèces de bois en fonction de de la sévérité du procédé, en condition de sévérité supérieures à celles présentées au Tableau 3.
Espèces de bois Durée
(mins)		 Température
(degrée C°)		 Log Facteur Sévérité Concentration en Lévoglucosénone (mg/Kg)
Eucalyptus


 7,5 195 3,67 1,6
7,5 203 3,91 3,1
6 208 3,96 6,8
7,5 208 4,05 3,9
Mélange de feuillus


 6 203 3,81 6,3
7,5 203 3,91 8,7
6 208 3,96 10,1
20 201 4,27 12,1
Epicéa scolyté


 6 203 3,81 2,6
7,5 203 3,91 3,3
6 208 3,96 4,9
20 201 4,27 15,3
Tableau 4 : Evolution de la concentration moyennes de lévoglucosénone (en mg/kg de biomasse traitée) en fonction du facteur de sévérité avec 3 espèces de bois.
La , représente des courbes d’évolution de la concentration de lévoglucosénone en fonction de la sévérité du procédé pour 3 espèces de bois : l’eucalyptus, un mélange de feuillus et l’Epicéa scolyté.
Les concentrations du tableau 4 ainsi que les courbes de la , montrent que la concentration en lévoglucosénone obtenue à partir d’une biomasse de feuillus et d’Epicéa scolyté est corrélée à la sévérité du procédé.
A l’inverse, la concentration du tableau 4 et la courbe d’évolution de la , montrent que la concentration de lévoglucosénone obtenue à partir d’une biomassed’eucalyptus diminue drastiquement lorsque le facteur de sévérité dépasse 3,96. On observe néanmoins que la concentration de lévoglucosénone à 3,96 est largement supérieure à la concentration initiale. Cela suggère que le procédé ne dégrade pas complétement la molécule mais qu’une sévérité trop forte a tendance à ralentir la production de lévoglucosénone dans l’Eucalyptus.
En conclusion, il existe une variabilité entre les différentes espèces de bois étudiées. Le procédé selon l’invention peut s’appliquer à une pluralité d’espèces de bois avec des concentrations en lévoglucosénone différentes en fonction du bois considéré et de la sévérité appliquée. Les résultats montrent qu’un facteur de sévérité compris entre 3,5 et égal ou supérieur à 4,27 semble optimal pour les bois de type mélange de feuillus ou bien Epicéa Scolyté.
A l’inverse, l’eucalyptus semble être une matière première peu apte à une utilisation selon le procédé, du fait que ce bois ne supporte pas des facteurs de sévérités élevés, à savoir supérieur à 3, 96. Or, des conditions supérieures à 3,96 sont requises pour favoriser la production d’une biomasse vapocraquée destinée à être granuler.

Claims (9)

  1. Procédé de vapocraquage à partir de biomasse lignocellulosique constituée majoritairement de mélange de feuillus et/ou de résineux optimisé pour la production et la récupération de la lévoglucosénone comprenant les étapes de :
    • disposer d’une biomasse lignocellulosique constituée majoritairement de mélange de feuillus et/ou de résineux 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 
    • Récupération de lévoglucosénone dans les gaz résiduels par condensation, dans la poudre par lixiviation par la vapeur ou par extraction avec un solvant.
  2. Procédé de vapocraquage selon la revendication 1, dans lequel la matière première est majoritairement des bois de feuillus et des bois résineux riches en glucose.
  3. 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
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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 de lévoglucosénone. 
  7. Procédé de vapocraquage selon l’une des revendications précédentes dans lequel on obtient une quantité de lévoglusénone comprise entre 1 et 10 mg/kg.
  8. Utilisation d’une poudre vapocraquée obtenue par le procédé selon l’une des revendications 1 à 6, pour la production de granulé vapocraqué apte à être utilisé comme biocombustible.
  9. Utilisation de lévoglusénone obtenue par le procédé selon l’une des revendications 1 à 7, en tant que précurseur pour la production de solvant vert ou de molécules antivirales.
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