Un nouveau procédé amélioré en quatre étapes optimise les opérations de bioraffinage
La biomasse lignocellulosique est une ressource abondante et renouvelable. En réalité, il s’agit de la matière première la plus abondante et la plus durable sur Terre pour la production de substances chimiques et de matériaux d’origine biologique. Toutefois, les procédés actuels consomment trop d’énergie et de ressources, ce qui rend les produits biosourcés coûteux. Il est possible de rendre les différentes étapes du processus plus efficaces en développant des méthodes d’intensification du processus. Ces techniques consistent à intégrer plusieurs étapes de traitement dans des opérations unitaires. En les adoptant, les bioraffineries peuvent minimiser les coûts, réduire les déchets et promouvoir la production de matériaux et de substances chimiques respectueux de l’environnement. Les bioraffineries sont appelées à jouer un rôle clé dans la bioéconomie circulaire. La bioéconomie circulaire peut contribuer à construire un avenir durable et à atteindre les objectifs ambitieux du pacte vert pour l’Europe, en particulier la neutralité climatique.
Tout commence par la purification et la conversion du sucre
Le projet BioSPRINT, financé par l’UE, a permis d’améliorer les processus de bioraffinage qui purifient et convertissent les sucres issus de la biomasse lignocellulosique, comme le bois et la paille. Les scientifiques ont introduit un processus en quatre étapes pour récupérer les sucres présents dans les flux d’hémicellulose des bioraffineries de lignocellulose et les utiliser pour fabriquer de nouveaux polymères biosourcés.
Création d’un modèle intégré de bioraffinage étape par étape
Au cours de la première étape de purification en amont, les sucres sont extraits des flux d’hémicellulose grâce à des technologies de précipitation et de membranes. Dans un deuxième temps, à l’aide de catalyseurs optimisés, ces sucres sont convertis en furanes, comme le furfural et le 5-HMF. La troisième étape consiste à séparer ces furanes des solvants de réaction en vue de la polymérisation. Lors de cette dernière étape, les furanes purifiés servent à produire des résines phénoliques et des polyols. «L’utilisation de méthodes d’intensification innovantes au cours de toutes les étapes de traitement améliore l’efficacité énergétique et l’utilisation des ressources», explique Christina Andreessen, la coordinatrice de BioSPRINT. «Elles permettent de réduire les coûts de production et de renforcer la viabilité commerciale des opérations de bioraffinage, ce qui contribue en fin de compte à faire progresser la production de matériaux bio-renouvelables.» Parmi les exemples de méthodes figurent des approches innovantes de précipitation recourant à des champs de force centrifuges, la formulation de catalyseurs optimisés, des processus de distillation intégrés et intensifiés, et la polymérisation assistée par ultrasons. L’équipe du projet a validé la polyvalence et l’évolutivité des technologies, en démontrant qu’elles fonctionnent bien avec différents types de flux d’hémicellulose.
Formation, éducation et renforcement des capacités
Plusieurs webinaires et ateliers hybrides ont été bien suivis par le monde universitaire et l’industrie. Ces événements ont offert de nombreuses possibilités d’échange et de formation sur les méthodes d’intensification des processus mises au point. Les chercheurs et les professionnels de l’industrie continuent d’utiliser les matériaux comme une ressource précieuse pour concevoir et appliquer les technologies à leurs propres efforts de bioraffinage. Une partie du contenu de diffusion de la recherche développé pour les ateliers fera également partie des nouveaux cours de master dans trois universités et institutions de recherche en Finlande, en Slovénie et au Royaume-Uni qui ont participé à BioSPRINT. De plus, la technologie d’intensification des processus s’aligne sur plusieurs objectifs de développement durable des Nations unies impliquant l’efficacité énergétique, la réduction des déchets, la conservation des ressources, la réduction des émissions, les principes de l’économie circulaire et le développement durable. «Grâce à des processus de bioraffinage efficaces, la production de matériaux d’origine biologique est plus économique et nécessite moins de ressources», conclut Christina Andreessen. «Ils facilitent le passage à une bioéconomie circulaire et réduisent la dépendance à l’égard des combustibles fossiles.»
Mots‑clés
BioSPRINT, matériau, bioraffinage, énergie, intensification des processus, hémicellulose, furane, biomasse lignocellulosique, purification, bioéconomie circulaire
