Steam explosion, application en tant que prétraitement de la matière ligno-cellulosique en vue de l’obtention de sucres fermentescibles, valorisables dans les unités de production de biocarburants de deuxième génération ou de molécules à haute valeur ajoutée.

Prof. Michel Paquot

Unité de Chimie Biologique Industrielle Gembloux Agro-Bio Tech- Ulg

ULB Formation Continue

Cours du 23 mars 2012

Certificat d’Université en Valorisation de la biomasse VALEBIO

PLAN

1. La biomasse lignocellulosique Caroline Vanderghem Technose 2. Technologies de prétraitement Jean-Luc Wertz Valbiom 3. Description de deux prétraitements -Procédé CIMV- Caroline Vanderghem -Steam Explosion- Nicolas Jacquet Phosbiol2

BIOMASSE LIGNOCELLULOSIQUE

Cellulose Biomass Fractionation Hemicellulose Lignin •Bioenergy •Biomaterials •High-value chemicals and fragances •Flavoring agents •Food related products •Nutraceuticals •Biosurfactants

VALORISATION DE LA BIOMASSE LIGNOCELLULOSIQUE

Carbohydrates Top 10 chemical oppotunities from biorefinery carbohydrates Ethanol Furan Glycerol and derivatives Biohydrocarbon Lactic acid Succinic acid Hydroxypropionic acid/aldehyde Levulinic acid Sorbitol Xylitol Source: Bozell et al. 2010 Source image: Rintekno oy, 1984

Contenu en cellulose, hémicellulose et lignine dans quelques cultures, résidus agricoles et déchets

Source: Kumar et al. 2009

Tonnage mondial des résidus lignocellulosiques

Source: Sanchez 2009

STRUCTURE DE LA BIOMASSE LIGNOCELLULOSIQUE

Source: Rubin 2008

CELLULOSE

CELLULOSE

Cellulose Glucose Cellobiose

CELLULASES

•Cellulases break b-(1  4)-D glucopyranosidic bonds of cellulose •Some fungi produce several forms of these enzymes

CELLULASES

Trichoderma reesei

Photo: Irma Salovuori, VTT Biotechnology Endo-glucanase (EG) endo-cellulase Cellobiohydrolase (CBH) exo-cellulase β-glucosidase (BG) cellobiase Each “cellulase” has multiple families

CELLULASES SW

Crystalline regions

SW EG I, II

Amorphous regions

EG III CBH I Cellobiose CBH II BG Glucose

HEMICELLULOSES

Source: Kumar et al. 2009

HEMICELLULOSES

Source: Adapté de van den Brink, 2011

HEMICELLULOSES 1. Les xyloglucanes

2. Les xylanes qui incluent : -les glucuronoxylanes -les arabinoxylanes -les glucuronoarabinoxylanes -les homoxylanes

3. Les mananes qui incluent:

-les galactomannanes -les galactoglucomannanes 4. Les

β -1,3; 1,4-glucanes

HEMICELLULASES

Source: Wertz 2011

LIGNINES

LIGNINES

O ρ-hydroxyphenyl O OMe MeO O OMe Guaiacyl Syringyl

Exemples de liaisons

H O  H O   O 4 OMe OMe O O OMe  O  O OMe O MeO O O OMe …