Le président du jury était Bertrand Charrier.
Le jury était composé de Nicolas Brosse, Isabelle Ziegler, Evelyne Mauret.
Les rapporteurs étaient Bertrand Charrier, Evelyne Mauret.
L’objectif de ce travail est d’étudier la valorisation des produits connexes de l’industrie gabonaise du bois d’okoumé dans un contexte de bioraffinerie.
La production de bioéthanol cellulosique et de lignine en se basant sur un procédé de prétraitement transposable à l’échelle industrielle a été étudiée.
Nos travaux, réalisés à l’échelle du laboratoire, portent sur
(1) l’optimisation du prétraitement par explosion à la vapeur (EV),
(2) l’extraction de la lignine de bois explosé par percolation avec de l’éthanol comme solvant,
(3) la caractérisation des biopolymères (cellulose et lignine) et l’étude de l’impact des paramètres du prétraitement sur leur structure chimique et
(4) la conversion du bois prétraité en éthanol par hydrolyse enzymatique et fermentation.
Dans un premier temps nous nous sommes intéressés à optimiser les différents paramètres du procédé EV (granulométrie, pré-imprégnation, temps de séjour et température) concernant les teneurs en glucose, xylose et en lignine du bois explosé.
L’impact du procédé sur la production de produits de dégradation des sucres (furfural et le HMF ) potentiellement inhibiteurs sur les enzymes et microorganismes a également été étudié.
Il a été constaté que la taille des particules est un paramètre important à considérer dans l’amélioration du procédé, les particules fines conduisant à une dégradation importante de la cellulose durant le prétraitement.
L’influence de la concentration en acide, utilisé pour imprégner la biomasse, ainsi que des paramètres du procédé (temps de séjour et température) sur l’hydrolyse des biopolymères (lignine et hémicelluloses) ont ensuite été étudiés.
Des conditions permettant d’optimiser des teneurs en cellulose (> 59%) dans la matière prétraitée ont été retenues.
Afin de mieux comprendre l’impact du prétraitement sur la lignine extraite à partir du bois explosé et anticiper une valorisation future, des analyses spectroscopiques (RMN HSQC et 31P) et chromatographiques (SEC) ont été réalisées.
Une diminution de la teneur en β-O-4 est observée avec l’augmentation de la sévérité du traitement d’EV avec une dégradation quasi-totale des unités β-O-4 dans des conditions de plus grande sévérité (T = 210°C, t = 2,5 min et H2SO4 = 0,5%). Des phénomènes de recondensation par voie radicalaire de la lignine ont également été observés.
La cellulose des différentes fractions solides récupérées après traitement EV a également été caractérisée par SEC, DRX pour étudier l’effet du traitement et identifier les paramètres clés dans l’amélioration de l’efficacition de la conversion de la cellulose en glucose.
Une augmentation de la cristallinité avec l’augmentation de sévérité a été observée avec une chute importante du DP de la cellulose pour les EV réalisées avec imprégnation acide.
La digestibilité enzymatique des résidus cellulosiques après EV par T. Reesei et l’extraction des lignines ont été étudiées.
Les principaux paramètres affectant positivement la réactivité aux enzymes sont l’élimination d’une partie des polymères non cellulosiques et la chute de DP de la cellulose.
A forte sévérité d’EV, une baisse de réactivité a été attribuée à la formation de pseudolignines.
Les conditions optimales d’EV en vu d’une hydrolyse enzymatique sont les suivantes : T = 210°C, t = 5 min et H2SO4 = 0,25%.
Une bonne fermentabilité des hydrolysats par Saccharomyces Cerevisiae a été obtenue.
A partir de 100 Kg d’aubier d’okoumé, il est possible dans les conditions de notre étude de produire 11,9 Kg d’éthanol.