Réduire de 80% le besoin d’énergie de broyage du bois dans la fabrication d’éthanol cellulosique

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Le bois est une source de produits chimiques et de biocarburants qui pourraient, dans une certaine mesure, contribuer à réduire notre dépendance aux hydrocarbures fossiles. Cependant la production de biocarburants à partir du bois (éthanol notamment) est coûteuse en énergie. Des chercheurs du Collège Impérial de Londres ont démontré qu’ajouter un peu de certains lubrifiants durant les processus de transformation du bois en biocarburants, pourrait générer d’importantes économies d’énergie. Leurs résultats ont été publiés dans le journal Green Chemistry début mars.

Différents stades de réductiion des plaquettes de bois par les solvants ioniques

Les images montrent des plaquettes de bois après un traitement d’une heure à 90°C avec différents solvant ioniques ou liquides : (a) non liquide, (b) Solvant organique, (c) DMSO, (d) Huile de silicone, (e) [C4C1im][HSO4], (f ) [C4C1im][MeCO2], (g) [C4C1im][NTf2], (h) Fomblin.

L’une des étapes les plus énergivores dans l’extraction des composés chimiques du bois et la production de l’éthanol, est le broyage, lorsque les troncs d’arbre sont réduits en une soupe de fines particules de bois baignant dans divers produits chimiques. Cela a lieu dans des broyeurs industriels qui fonctionnent un peu à la manière d’un moulin à café géant.

Les scientifiques ont montré que cette étape clef peut être rendue jusqu’à 80% plus efficace énergétiquement, simplement en utilisant les propriétés lubrifiantes de certains fluides appelés solvants ioniques. A terme, le coût de production d’un litre de biocarburant pourrait être réduit de 5 centimes d’euro, soit 10% de son coût actuel de fabrication. En effet, broyer une tonne de biomasse coûte environ 8 £ et cette méthode réduirait la facture (largement énergétique) de 80%, soit 6,40 £ la tonne. De chaque tonne, il est possible de produire environ 200 litres d’éthanol. On obtient ainsi environ 5 cent d’économisé par litre.

Traiter les grumes de bois avec des solvants ioniques n’est pas entièrement nouveau. Mais cette étude permet pour la première fois de comprendre comment ces solvants agissent. En effet, les scientifiques pensaient, jusqu’à présent, que les solvants affaiblissaient simplement les fibres du bois, alors qu’il semble que leur action consiste principalement en la lubrification des frottements entre copeaux de bois lorsqu’ils sont dans le broyeur. Cette compréhension plus fine du phénomène à l’œuvre ouvre la voie à une optimisation de cette action lubrifiante à l’échelle industrielle, avec des économies importantes à la clef.

L’auteur principal de cette étude, le Dr Agnieszka Brandt, du département de chimie du Collège Impérial, précise : « le bois est une véritable mine de composés chimiques précieux enfermés dans un coffre fort que nous devons ouvrir avant de pourvoir utiliser ces divers composés. Casser les grumes en une fine poudre aide à accéder à ces composés chimiques, mais il faut un procédé très efficace énergétiquement pour le rendre durable. Nous savions par nos recherches antérieures que les solvants ioniques augmentent cette efficacité énergétique, mais nous avons été surpris de découvrir qu’encore plus d’énergie peut être économisée en tirant bénéfice de leurs propriétés lubrifiantes. »

Origine : BE Royaume-Uni numéro 115 (30/05/2012) – Ambassade de France au Royaume-Uni / ADIT – http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/70123.htm