Steam explosion, application en tant que prétraitement

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1 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

2 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

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

4 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

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

6 Tonnage mondial des résidus lignocellulosiques
Source: Sanchez 2009

7 STRUCTURE DE LA BIOMASSE LIGNOCELLULOSIQUE
Source: Rubin 2008 7

8 CELLULOSE 8

9 CELLULOSE Cellulose Glucose Cellobiose

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

11 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

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

13 HEMICELLULOSES Source: Kumar et al. 2009

14 HEMICELLULOSES Source: Adapté de van den Brink, 2011

15 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

16 HEMICELLULASES Source: Wertz 2011

17 LIGNINES

18 LIGNINES Exemples de liaisons ρ-hydroxyphenyl Guaiacyl Syringyl …