Fiche de Presse Info. 14/02/2012

Eviter le gaspillage des eaux de distilleries : recycler plutôt qu’éliminer

Il faut environ 5 litres d’eau pour produire 1 litre d’éthanol à partir de sirops de sucre. En sortie de distillerie, les eaux ayant servi à la production de cet alcool sont éliminées par épandage. Des chercheurs d’un laboratoire Inra-AgroParisTech ont mis au point un processus de valorisation intensif et moins coûteux que les pratiques actuelles. Ce processus combine deux procédés de purification. Il est actuellement testé en unité pilote.

Les matières premières des distilleries sont de deux types en fonction de la période de l’année. Pendant la campagne sucrière, les jus (de betterave) sont directement fermentés. En dehors de cette période, les sirops issus de la fabrication du sucre doivent être dilués pour atteindre une concentration idéale (de l’ordre de 0,18 kg de saccharose par litre). A l’issue de la fermentation, l’éthanol est distillé. Pour 1 litre d’éthanol, on obtient environ 5 litres d’un résidu aqueux riche en matières organiques, la vinasse. Ce liquide est concentré dans des évaporateurs. On obtient alors un concentré utilisé comme engrais et des condensats qui seront épandus. Cependant la gestion de ces derniers (lagunage préalable, transport, épandage) représente un coût économique de plus en plus conséquent, tandis que la distillerie consomme de l’eau de forage. Il serait donc préférable de recycler directement ces condensats dans le circuit de fermentation. Pour ce faire, ils doivent être traités pour éliminer les composés organiques formés au cours de la fermentation et des diverses opérations thermiques. En effet, ces composés (composés phénoliques, acides carboxyliques et dérivés du furane) inhibent la fermentation.
 

© Inra/Bertrand Nicolas : Système expérimental de purification permettant de recycler les eaux usées dans les distilleries

Combiner pour recycler

Des chercheurs d’un laboratoire Inra-AgroParisTech ont mis au point une technique combinée de purification des eaux usées de distillerie (condensats). Les eaux sont traitées par osmose inverse et échange d’ions. Ce procédé permet d’éliminer 99% des agents inhibiteurs de fermentation et ne perturbe ni la croissance des levures responsables de la fermentation, ni leur production d’éthanol. Les chercheurs ont vérifié l’efficacité de la purification en étudiant l’activité fermentaire des levures lors de fermentations en continu utilisant l’eau recyclée. Le caractère fermentescible des eaux de recyclage a été corrélé à l’efficacité de rétention du procédé.
 

L’osmose inverse permet d’éliminer les ions par passage sur une membrane semi-perméable. Ces membranes sont commercialisées pour le dessalement de l’eau de mer. Les chercheurs ont sélectionné celles qui retenaient également les petites molécules organiques que l’on retrouve dans les condensats. Ils essaient de les caractériser afin de les adapter à ces fonctions particulières.

Les résines échangeuses d’anions pour leur part retiennent les acides, composés inhibiteurs les moins bien retenus par osmose inverse . Leur utilisation présente un inconvénient : elles doivent être régénérées régulièrement, ce qui entraîne la production d’eaux usées qui ne peuvent être recyclées. En les positionnant après l’osmose inverse, on limite la fréquence des régénérations.

A partir de cette combinaison, les chercheurs ont optimisé les conditions d’application pour améliorer l’efficacité de la rétention et proposer une mise en œuvre industrielle. Un petit pilote a été testé positivement pour la technique combinée. A l’échelle industrielle, seule la purification par osmose inverse a été testée sur pilote pré-industriel (4 m³.h-1 de condensats) pendant 2 mois. La faisabilité du procédé combiné doit être étudiée à la lumière des progrès enregistrés sur la propreté des condensats. A terme, ils pourraient être de qualité suffisante pour éviter la phase de purification par échange d’ions.

Ces travaux ont été co-financés par l’Ademe (Agence de l’environnement et de la maitrise de l’énergie) et trois partenaires industriels. Ils ont fait l’objet de 3 thèses de doctorat financées également par l’ANRT et par le ministère de la recherche.

Références :
Fargues C., Lewandowski R., Lameloise M.-L.
Evaluation of ion-exchange and adsorbent resins for the detoxification of beet distillery effluents, Ind. Eng. Chem. Res, 49 (2010) 9248-9257.

Sagne C., Fargues C., Lewandowski R., Lameloise M.-L., Gavach M., Decloux M.
A pilot scale study of reverse osmosis for the purification of condensate arising from distillery stillage concentration plant. Chem. Eng. Process., 49 (2010) 331-339.