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Bioéthanol : quand le bois se fait carburant

Mis à jour le 22 mars 2013
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Le bioéthanol est un sérieux candidat pour remplacer les carburants fossiles. D'autant qu'il est possible de le produire à partir de matières végétales non alimentaires. Christine Chirat, maître de conférences à Grenoble INP - Pagora, travaille sur un projet de production de bioéthanol au LGP2 (Laboratoire Génie des Procédés Papetiers).

[legende-image]1232462345522[/legende-image]Qu'est ce que le bioéthanol ? Christine Chirat : Le bioéthanol est en fait de l'éthanol. Or, ce dernier peut être produit à partir d'hydrocarbures ou de biomasse. On appelle "bioéthanol" l'éthanol produit à partir de biomasse, et uniquement celui-ci. L'idée d'utiliser ce liquide comme carburant n'est pas nouvelle. Henry Ford, au début du XXème siècle, avait imaginé utiliser de l'éthanol pour alimenter ses légendaires "Ford T". Or, tous les sucres fermentescibles, comme le glucose, ou encore le saccharose, peuvent être transformés en éthanol par fermentation. Ces sucres sont présents à un état plus ou moins polymérisé dans de nombreuses espèces du monde végétal comme la betterave à sucre, la canne à sucre, le blé, le maïs, la pomme de terre, mais également dans l'herbe ou encore... le bois ! Même les vieux papiers peuvent être transformés en bioéthanol. Comment le produit-on ? C. C. : L'éthanol, donc, peut être produit à partir de sucres, comme celui que l'on extrait de la betterave sucrière ou de la canne à sucre, ou encore à partir d'amidon de blé (ou autre polymère du glucose) hydrolysé. L'éthanol est alors obtenu par fermentation, et l'on parle de bioéthanol de première génération. On peut également en produire à partir de matière végétale non alimentaire, telle que le bois ou les plantes. Cette matière lignocellulosique constitue une ressource abondante et bon marché, car elle ne peut pas être digérée par l'homme, et de ce fait, n'entre pas en compétition avec la nourriture.
Produire du bioéthanol avec du boisPour la grande majorité des espèces végétales, la biomasse est composée essentiellement de cellulose, d'hémicelluloses  et de lignine : le bois en contient respectivement 50, 20 et 30%. Les molécules de cellulose, constituant majoritaire des parois cellulaires chez la plupart des plantes, se présentent sous la forme de longues chaînes de molécules de glucose (jusqu'à 10 000 unités). Les molécules d'hémicelluloses sont des polymères beaucoup plus courts et plus complexes d'hexoses (glucose, mannose, ..) et de pentoses (xylose). Grâce à une réaction d'hydrolyse, la cellulose et les hémicelluloses peuvent libérer ces sucres simples qui sont ensuite convertis en éthanol par fermentation. La lignine, enfin, est un polymère très complexe constitué d'unités phenyl-propane, et apporte de la rigidité aux plantes. Cette dernière n'est pas convertie en éthanol. Les proportions de chacun de ces constituants peuvent varier de manière considérable selon le type de biomasse envisagé.
En quoi consiste le projet mis au point au LGP2 ? C. C. : Notre idée, soutenue par l'institut Carnot Energies du Futur, est de valoriser les déchets issus de la production de pâte à papier à partir de bois. En effet, le bois est dans un premier temps cuit pour en extraire la cellulose, qui servira elle-même à fabriquer le papier. Or, cette étape produit une liqueur noire, qui contient la lignine et une grande partie des hémicelluloses sous forme soluble. Cette liqueur noire est aujourd'hui brûlée pour produire de l'énergie. Comme les usines papetières moderne sont excédentaires en énergie, l'idée a germé de valoriser autrement ces déchets, et notamment les hémicelluloses qui pourraient être utilisées pour produire de l'éthanol plutôt que d'être solubilisées et brûlées. Nous travaillons sur un procédé d'extraction de ces molécules, avant même la phase de cuisson du bois. Par exemple, en plaçant le bois dans un bain d'eau légèrement acide et en chauffant le tout à 160°C, nous parvenons à récupérer la moitié des hémicelluloses présentes sous forme de monomères. L'éthanol est ensuite obtenu par fermentation de ces derniers. Quels sont les avantages de ce procédé ? C. C. : Il y en a plusieurs : contrairement à la paille par exemple, les collectes de bois sont déjà organisées, les usines de transformation du bois existent et fonctionnent. Le bois collecté peut servir à la fois à la production d'éthanol et de papier. Par cette méthode, on parviendrait à produire environ 633000 hectolitres d'éthanol à partir d'un million de tonnes de bois sec. C'est relativement peu, mais pas négligeable du tout. Pour poursuivre nos travaux, nous avons établi un partenariat avec un centre de recherche néo-zélandais spécialisé dans la recherche forestière et les biomatériaux, qui vient d'obtenir un financement. A suivre ! Interview issue du A savoir n°75
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mise à jour le 22 mars 2013

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