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Des innovations dans la bioraffinerie en voie sèche

Le Carnot 3BCAR soutient des travaux en relation avec le concept de bioraffinerie en voie sèche appliquée à la biomasse lignocellulosique. Deux exemples de projets sont développés : développement d’un carburant sous forme pulvérulente et utilisation du tri électrostatique appliqué au fractionnement/enrichissement de la biomasse.

Des innovations dans la bioraffinerie en voie sèche !. © Inra, A. Barakat
Mis à jour le 07/12/2018
Publié le 03/12/2018

La bioraffinerie en voie sèche est un concept correspondant à un enchainement de procédés mécaniques (broyage, fractionnement, tri…), aboutissant à la production de poudres de biomasse aux propriétés ciblées trouvant des applications dans divers secteurs. Ces procédés s’intègrent dans une bioraffinerie durable de par le fait qu’ils n’utilisent pas de solvant et ne requièrent pas l’emploi d’intrants. L’aspect à optimiser est la consommation d’énergie afférente aux procédés de broyages afin conserver de bonnes performances environnementales.
Le Carnot 3BCAR soutient ces technologies de bioraffinerie voie sèche au travers du financement de différents travaux.

Des poudres de biomasse pour alimenter les moteurs à explosion

Un premier projet de ressourcement scientifique financé par le Carnot 3BCAR pour deux unités de recherche Inra et Cirad de Montpellier (IATE et BioWooEB) a permis de travailler le concept de bioraffinerie en voie sèche pour développer des biocarburants solides. Pour cela, les chercheurs se sont appuyés sur des étapes de broyages successifs de diverses biomasses lignocellulosiques (produits ou sous-produits forestiers, agricoles ou cultures énergétiques…) pour produire des poudres ultrafines. Les propriétés explosives intrinsèques de ces poudres ont permis de les utiliser comme carburant sec pour alimenter en direct des moteurs conventionnels. L’avantage de ces biocarburants solides réside en une conversion directe de la biomasse en énergie.
Le projet a permis de déposer un brevet, licencié à une entreprise, filiale d’un acteur du secteur des énergies renouvelables pour développer et exploiter la technologie.

Le tri électrostatique appliqué au cracking par voie sèche des biomasses lignocellulosiques

Les poudres ultrafines obtenues dans le projet précédent, ont été soumises à un procédé de tri électrostatique. Ce procédé couramment employé (tri de déchets électriques et électroniques, tri de pulvérulents de nature minérale, tri pour le recyclage de matières plastiques…) consiste à charger électriquement la surface de particules (effet tribo-électrique) puis à les séparer sous l’effet d’un champ électrique vers une anode ou cathode pour finalement les récupérer après une dernière étape de cyclonage. Cette étape de tri répétée plusieurs fois permet d’obtenir différentes sous-fractions enrichies en cellulose ou lignine. Cette innovation a été protégée par un second brevet également sous licence. Ces essais ont été réalisés dans  l’ UMR IATE qui dispose d’une plateforme de broyage et fractionnement par tri électrostatique, soutenue par le Carnot 3BCAR.
Plus récemment, les deux traitements : broyage ultrafin et tri électrostatique, ont été testés sur des tourteaux d’oléagineux. Les résultats prouvent qu’il est possible de récupérer des sous-fractions enrichies en lignocellulose ou en protéines par voie strictement sèche. Un troisième brevet a été déposé. Les fractions enrichies en protéines permettent de nouvelles valorisations des tourteaux. En alimentation animale, elles peuvent être incorporées aux rations en évitant d’apporter des facteurs antinutritionnels. En chimie du végétal, c’est le procédé lui-même qui est susceptible d’être une alternative à la fabrication de concentrés protéiques par précipitation en phase liquide.

Vers une compréhension et optimisation du procédé

Plus récemment, trois composantes de 3BCAR (à Montpellier, l’unité de recherche IATE et à Toulouse, l’unité de recherche LCA ainsi que le centre de ressources technologique CATAR) ont démarré un nouveau projet (SurfDry). Ce projet étudie les propriétés physicochimiques et de surface impliquées dans le fractionnement par tri électrostatique de tourteaux réels et de mélanges modèles. La compréhension des phénomènes et mécanismes mis en œuvre permettra ainsi d’optimiser le procédé afin de pouvoir se rapprocher au mieux des rendements et du degré de pureté attendu par l’industrie. Le projet a également pour objectif de mettre en évidence l’enrichissement possible par d’autres composés d’intérêts différents des protéines.

Contact(s)
Chargée d’affaires 3BCAR :
Coraline Caullet (01 42 75 93 82)

Les brevets issus de ces recherches

  • FR1250511 : Carburant solide sous la forme d’une poudre comprenant un constituant lignocellulosique
  • FR1363543: Procédé de fractionnement voie sèche de biomasse lignocellulosique
  • FR1363534: Procédé de fractionnement d’un tourteau oléagineux et applications de ce procédé
. © Inra

L’institut Carnot 3BCAR

Le label Carnot est attribué à des structures de recherche publique pour certifier leur excellence scientifique et leur professionnalisme dans la relation partenariale.
L’institut Carnot 3BCAR propose une offre de R&D intégrée et multidisciplinaire en mobilisant les biotechnologies et la chimie verte, composantes de la bioéconomie, pour l’innovation des entreprises dans les domaines des bioénergies, molécules et matériaux biosourcés.
Pour maintenir son avance scientifique, 3BCAR finance des projets internes innovants sous forme d’appels à projets annuels, sélectionnés sur des critères d’excellence et de transférabilité. Il est de plus certifié ISO 9001 pour l’appropriation des bonnes pratiques de contractualisation et de propriété intellectuelle avec les partenaires industriels.
3BCAR est un réseau regroupant 18 entités de R&D allant du laboratoire à l’échelle pilote. Il rassemble des compétences s’étendant depuis la production de biomasse, la bioraffinerie, jusqu’aux propriétés fonctionnelles.
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