La surveillance en ligne permet d’améliorer l’efficacité de la production de bière et de bioéthanol
Les procédés de fabrication de la bière et du bioéthanol à base de céréales sont étonnamment similaires. Ils impliquent tous deux la conversion d’hydrates de carbone (sucres et amidon) en éthanol à l’aide de souches de levure sélectionnées. Mais alors que le processus de fabrication de la bière consiste à produire un produit de consommation au goût et à la qualité constants, le processus de production de bioéthanol se concentre principalement sur le rendement de la production. «Les deux procédés comportent une étape de “brassage” au cours de laquelle les céréales sont mélangées à de l’eau et chauffées», explique Christian Nybo Petersen, coordinateur du projet OptiSpec et cofondateur et ingénieur technique chez Specshell (Danemark). «Cela devient une bouillie semblable à du porridge, dans laquelle l’amidon est transformé en sucre fermentable.» Cette bouillie est ensuite transformée en alcool au cours d’une étape de fermentation ultérieure. Dans le processus de bioéthanol, le flux de fermentation obtenu est ensuite distillé en alcool pur. Toutefois, le contrôle en ligne de ce processus de conversion, tant dans la production de bière que de bioéthanol, s’est jusqu’à présent révélé compliqué. Un système automatisé fournissant un aperçu détaillé des données de composition, telles que le niveau des concentrations de sucre tout au long du processus, pourrait aider les fabricants à améliorer la précision et les rendements de production.
Une meilleure surveillance en ligne
C’est précisément dans ce but que la start-up danoise Specshell a été fondée en 2014. «Notre concept initial consistait à adapter la spectroscopie dans l’infrarouge moyen à la surveillance en ligne du processus de brassage de la bière», fait remarquer Christian Nybo Petersen. «En 2018, nous avons pu lancer notre premier produit industriel sur le marché.» Cet instrument n’a toutefois pas pu être appliqué au processus du bioéthanol. Il était également trop peu abouti pour fournir des recommandations en ligne en temps réel destinées à aider les fabricants à effectuer des ajustements pendant le processus de brassage de la bière. Le projet OptiSpec, financé par l’UE, a été lancé en octobre 2019 dans le but de résoudre ces deux problèmes. Le projet comportait quatre pistes spécifiques. La première consistait à modifier la conception physique de l’instrument pour qu’il s’intègre mieux dans les environnements industriels des deux processus. Deuxièmement, l’équipe du projet a développé des capacités prédictives en appliquant des technologies d’apprentissage automatique à l’étape de brassage de la bière. «Troisièmement, nous avons développé l’ensemble des données nécessaires à la mise en œuvre de notre instrument lors de la fermentation du bioéthanol, et adapté l’interface utilisateur pour qu’elle puisse être exploitée par cette industrie spécifique», explique Christian Nybo Petersen. «La dernière piste concernait la validation industrielle.»
Prêt pour l’industrie
Le projet a été mené avec succès, conformément aux prévisions. «Il a été démontré à plusieurs reprises que le modèle de fermentation de l’éthanol fonctionne dans des conditions industrielles réelles», ajoute Christian Nybo Petersen. «Bien entendu, aucun projet n’est exempt de défis, et nous avons dû redéfinir les priorités de certains éléments. De plus, la conjoncture de COVID-19 nous a contraints à relocaliser nos efforts de validation industrielle plus près de notre base d’origine, c’est-à-dire l’Europe.» Le succès de ces essais signifie que les nouveaux instruments sont prêts pour la commercialisation. «Nous anticipons une nouvelle activité économique significative», fait remarquer Christian Nybo Petersen. «Nous sommes convaincus de disposer désormais de technologies capables de satisfaire à la fois les secteurs mondiaux de la brasserie et du bioéthanol.» Selon Christian Nybo Petersen, la commercialisation dans l’industrie brassicole se fera par le biais des réseaux commerciaux existants, tandis que de nouveaux contacts seront établis dans le secteur du bioéthanol. «Nous comptons cibler dans un premier temps les producteurs de bioéthanol européens et nord-américains», précise-t-il. «En fin de compte, ce projet apportera des avantages aux deux secteurs. La surveillance en ligne des processus de brassage et de fermentation est un concept qui n’était qu’un rêve, il y a quelques années à peine.»
Mots‑clés
OptiSpec, bioéthanol, bière, éthanol, brassage, levure, hydrates de carbone, fermentation
