Steam explosion, application en tant que prétraitement de la matière ligno-cellulosique en vue de l’obtention de sucres fermentescibles, valorisables dans les unités de production de biocarburants de deuxième génération ou de molécules à haute valeur ajoutée. Prof. Michel Paquot Unité de Chimie Biologique Industrielle Gembloux Agro-Bio Tech- Ulg ULB Formation Continue Cours du 23 mars 2012 Certificat d’Université en Valorisation de la biomasse VALEBIO 1

PLAN 1. La biomasse lignocellulosique Caroline Vanderghem- Technose 2. Technologies de prétraitement Jean-Luc Wertz- Valbiom 3. Description de deux prétraitements -Procédé CIMV- Caroline Vanderghem -Steam Explosion- Nicolas Jacquet- Phosbiol2

BIOMASSE LIGNOCELLULOSIQUE Cellulose Hemicellulose Lignin Fractionation Bioenergy Biomaterials High-value chemicals and fragances Flavoring agents Food related products Nutraceuticals Biosurfactants 3

VALORISATION DE LA BIOMASSE LIGNOCELLULOSIQUE Carbohydrates Top 10 chemical oppotunities from biorefinery carbohydrates Ethanol Furan Glycerol and derivatives Biohydrocarbon Lactic acid Succinic acid Hydroxypropionic acid/aldehyde Levulinic acid Sorbitol Xylitol Source: Bozell et al. 2010 Source image: Rintekno oy, 1984

Contenu en cellulose, hémicellulose et lignine dans quelques cultures, résidus agricoles et déchets Source: Kumar et al. 2009 5

Tonnage mondial des résidus lignocellulosiques Source: Sanchez 2009

STRUCTURE DE LA BIOMASSE LIGNOCELLULOSIQUE Source: Rubin 2008 7

CELLULOSE 8

CELLULOSE Cellulose Glucose Cellobiose

CELLULASES Cellulases break b-(14)-D-glucopyranosidic bonds of cellulose Some fungi produce several forms of these enzymes

CELLULASES Trichoderma reesei Each “cellulase” has multiple families Photo: Irma Salovuori, VTT Biotechnology Endo-glucanase (EG) endo-cellulase Cellobiohydrolase (CBH) exo-cellulase β-glucosidase (BG) cellobiase Each “cellulase” has multiple families

CELLULASES EG I, II SW Crystalline regions EG III regions Amorphous CBH I SW CBH II Cellobiose BG Glucose

HEMICELLULOSES Source: Kumar et al. 2009

HEMICELLULOSES Source: Adapté de van den Brink, 2011

HEMICELLULOSES Les xyloglucanes Les xylanes qui incluent : -les glucuronoxylanes -les arabinoxylanes -les glucuronoarabinoxylanes -les homoxylanes 3. Les mananes qui incluent: -les galactomannanes -les galactoglucomannanes 4. Les β-1,3; 1,4-glucanes

HEMICELLULASES Source: Wertz 2011

LIGNINES

LIGNINES Exemples de liaisons ρ-hydroxyphenyl Guaiacyl Syringyl …