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Chemical building blocks from versatile MSW biorefinery

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Des percées biotechnologiques permettent de convertir les déchets organiques en produits durables

La fraction organique des déchets ménagers solides pourrait fournir des produits chimiques de grande valeur à de nombreuses industries. Des sociétés et des chercheurs financés par l’UE ont réussi à extraire une variété de produits utiles tels que des solvants et des plastiques à partir de déchets organiques, aidant ainsi la bioéconomie à s’assurer un avenir plus durable.

Technologies industrielles

Dans l’UE, la quantité de déchets ménagers générés par personne en 2019 s’élevait à 502 kg, soit une baisse de 3 % par rapport au pic de 518 kg par personne atteint en 2008. En moyenne, une proportion limitée (48 %) des déchets ménagers générés est recyclée ou compostée, le reste étant mis en décharge ou incinéré. Les matières organiques et les déchets alimentaires sont les composants les plus importants du total des déchets ménagers produits, représentant ensemble entre 30 % et 50 %.

Un concept de bioraffinage polyvalent

En transformant les déchets ménagers solides en matières premières chimiques, les procédés de recyclage chimique peuvent considérablement améliorer les taux de recyclage des déchets organiques en produits de plus grande valeur par rapport au compost ou à la production de bioénergie. Le projet PERCAL, financé par l’UE, a développé des solutions innovantes et durables pour la gestion des déchets qui contribuent à la mise en œuvre d’une économie circulaire. Le développement et l’optimisation d’une bioraffinerie polyvalente qui combine hydrolyse et fermentation des matières premières en une seule étape représentent un saut qualitatif dans la valorisation des déchets ménagers organiques. PERCAL s’est appuyé sur PERSEO Bioethanol®, une usine à l’échelle précommerciale située à Valence, en Espagne, développée par PERSEO Biotechnology et dotée d’une capacité de traitement de 25 tonnes de déchets organiques par jour. «Notre technologie se substitue à l’utilisation de sources fossiles pour produire, à partir de déchets organiques, des produits chimiques durables et de grande valeur, qui entrent dans la composition d’une large gamme de produits quotidiens. La valorisation des déchets organiques devrait accroître la compétitivité de l’industrie européenne et réduire la pression sur l’environnement, en aidant à détourner les flux de déchets des décharges et de l’incinération», fait remarquer Caterina Coll, directrice générale de PERSEO Biotechnology.

Réutiliser les déchets en bioproduits de deuxième génération

PERCAL a utilisé la fraction organique des déchets ménagers solides comme matière première pour développer des produits chimiques intermédiaires présentant un énorme intérêt industriel. Ces produits chimiques intermédiaires comprennent notamment l’acide succinique, l’acide lactique et l’éthanol, qui sont tous complémentaires du bioéthanol produit par le système de bioraffinage de PERSEO Biotechnology. Tirant parti de la vaste expérience du partenaire du projet dans PERSEO Bioethanol®, les chercheurs ont combiné plusieurs cocktails d’enzymes commerciaux efficaces qui améliorent le rendement de l’hydrolyse des hydrates de carbone. Des intermédiaires chimiques, l’acide lactique et l’acide succinique, ont été produits à partir de la fermentation d’hydrolysats (dérivés de la fraction organique des déchets ménagers solides) en utilisant de nouvelles méthodes d’électrodialyse et d’électrolyse à membrane. Les chercheurs ont également valorisé le contenu protéique et lipidique issu des produits dérivés de la fermentation pour produire des tensioactifs biosourcés. «Nous avons utilisé un prototype d’installation de distillation réactive pour augmenter la production de lactate d’éthyle dérivé de l’acide lactique. Ce liquide incolore pourrait trouver une application dans les produits de nettoyage et les encres d’imprimerie. En utilisant des catalyseurs appropriés, nous avons également obtenu des adhésifs thermofusibles renouvelables (lactide et acide polylactique) par extrusion réactive d’acide lactique et d’autres comonomères. Ces adhésifs cofusionnés sont très prometteurs pour les applications d’emballage», explique Caterina Coll. L’acide succinique pourrait servir d’élément de base à la production de polyols. Ces composés organiques permettent de créer des revêtements textiles souples à base de polyuréthane. Les innovations de PERCAL reflètent une stratégie consolidée de biotransformation pour produire des produits chimiques de grande valeur à partir de la fraction organique des déchets ménagers solides. De nouveaux progrès dans la résolution des problèmes de biotransformation pourraient un jour permettre de rendre la conversion des déchets organiques en produits utiles compétitive face aux procédés actuels.

Mots‑clés

PERCAL, déchets ménagers solides, bioraffinerie, acide lactique, produits chimiques de grande valeur, fraction organique, fermentation, hydrolyse, bioéthanol, acide succinique, biosolvants

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