Le bois fournit des matières premières chimiques respectueuses de l’environnement
Le bois contient de précieux composés pouvant servir de matière première dans la production de produits chimiques, de matériaux et de combustibles biologiques. Ces composés sont toutefois présents dans des matrices de fibres complexes qui nécessitent une transformation pour les rendre accessibles. La présence de sucres dans leurs formes polymères de cellulose et d’hémicellulose, qui ne peuvent être utilisées en tant que telles pour la production d’éthanol et de butanol, en constitue un exemple. De plus, la structure complexe de la lignine dépend du type et de l’âge du bois qui la contient. La lignine peut être utilisée pour produire de la chaleur et de l’électricité, mais elle peut également être valorisée de différentes manières en tant que produit final ou coproduit, sous la forme de liants biologiques du carbone. Le projet BIOFOREVER, financé par l’UE, entendait démontrer la faisabilité d’une bioraffinerie européenne pour la production de sucres lignocellulosiques, de lignine/lignosulfonates et d’autres produits (en aval), dont des liants du carbone, des enzymes, de l’éthanol, du butanol, de l’acide 2,5-furandicarboxylique (FDCA), des nanocelluloses et des acides résiniques. Cette initiative a bénéficié d’un financement dans le cadre de l’entreprise commune Bio-industries, un partenariat public-privé entre l’UE et l’industrie.
Des chaînes de valorisation à l’étude
Le projet BIOFOREVER était constitué de 14 acteurs industriels principaux impliqués dans l’approvisionnement des matières premières, le prétraitement, le traitement en aval, la modélisation techno‑économique et la conception de processus, ainsi que dans la recherche et le développement du marché. «Nous avons ciblé des déchets d’épicéas, de peupliers et de bois, mais nous avons également évalué d’autres matières premières lignocellulosiques pour obtenir les chaînes de valorisation les plus durables et les plus viables sur le plan commercial», indique Adriana Contin, coordinatrice du projet. Le consortium a démontré le potentiel de la biomasse lignocellulosique comme matière première pour l’industrie chimique en établissant plusieurs nouvelles chaînes de valorisation durables à un coût compétitif fondées sur différentes sources de matières premières lignocellulosiques à base de bois. «Nous nous sommes servis des résultats pour établir des combinaisons optimales de matières premières, des technologies de bioraffinage, des produits finaux et des marchés, et permettre la mise en œuvre fructueuse de ces chaînes de valorisation dans une bioraffinerie à l’échelle commerciale comme étape de suivi», explique Mme Contin. Les chercheurs ont évalué les chaînes de valorisation des quatre bois différents au moyen de quatre technologies différentes de prétraitement pour obtenir neuf produits biologiques, en utilisant une évaluation multicritères comme la disponibilité, l’aptitude à la transformation, la durabilité, les exigences réglementaires et les coûts. Les chaînes de valorisation sélectionnées ont fait ensuite l’objet d’une démonstration à l’échelle précommerciale, en produisant du butanol, des acides résiniques, des enzymes cellulolytiques, des liants du carbone, du fructose, de l’éthanol et des sucres spéciaux. D’autres activités pour le FDCA seront reprises dans PEFerence, un projet de grande envergure de la bio‑industrie.
Des avantages sanitaires et environnementaux
En se basant sur les résultats de la démonstration à l’échelle précommerciale, les membres du consortium ont réalisé une évaluation techno‑économique détaillée, en comparant dans le détail quatre processus concurrentiels différents de prétraitement. L’analyse du cycle de vie (ACV) a montré que les sucres cellulosiques peuvent apporter une diminution du CO2 dans certains scénarios, en comparaison avec les sucres de première génération. Le fait d’utiliser la partie ligneuse comme matière première pour la production d’énergie incarne une contribution significative à l’ACV. Au vu de la situation actuelle du marché, l’éthanol issu des déchets de bois est apparu comme le produit final biologique à la plus grande faisabilité sur le plan économique. L’éthanol peut servir de biocarburant, mais il peut aussi être utilisé comme élément essentiel chimique intermédiaire, constituant ainsi un tremplin vers une mise en œuvre plus vaste des technologies biologiques. Un ensemble conceptuel d’ingénierie a été préparé pour servir de base pour la prochaine étape de la mise en œuvre du projet BIOFOREVER. Concernant l’utilisation de produits dérivés, un lignosulfonate spécifique s’est révélé être un remplaçant plausible du goudron de houille actuellement utilisé comme liant du carbone. «L’utilisation de tels liants biologiques réduira l’exposition des travailleurs aux émissions d’hydrocarbures polyaromatiques dans les usines d’aluminium, ainsi que les émissions des GES émanant de la production de l’aluminium», conclut Mme Contin.
Mots‑clés
BIOFOREVER, matière première, bois, chaîne de valorisation, lignocellulosique, lignosulfonate, analyse du cycle de vie
