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Valorisation énergétique des bioressources : de la création de vecteurs énergétiques jusqu'aux molécules d'intérêt

Pour les biomasses et déchets très humides

Publié le 25 octobre 2016
Depuis 2011, le Liten travaille à la valorisation de la biomasse humide (dont le taux d'humidité est supérieur à 50 %), tels que les déchets organiques d'origine agricole, agroalimentaire ou urbaine ou les micro-algues. L'enjeu est de valoriser ces nombreuses  bioressources riches en eau qui sont pour l'heure peu valorisées, pour produire soit de l'énergie, soit de la matière sous forme de molécules d'intérêt pour la chimie. Ces travaux présentent un intérêt tant sur le plan environnemental qu'économique.
Le Liten explore deux voies de valorisation de la biomasse humide :

  • - La liquéfaction hydrothermale, un procédé de fabrication de biohuile qui utilise la teneur en eau des déchets organiques pour permettre la liquéfaction sous forte pression (30 à 200 bars) et forte température (250 à 350 °C),
  • - La gazéification supercritique, au-dessus de 374°C et 221 bar, qui permet d'obtenir un mélange de gaz combustible H2/CH4/CO2.
Ces procédés ont pour but de valoriser la partie organique de la biomasse humide et de recycler la partie minérale. Les principaux verrous à lever sont le coût des procédés (en raison de la mise sous pression notamment) et leur passage à l'échelle industrielle. Ces technologies ont leur place parmi les solutions d'avenir dans la valorisation énergétique et matière des déchets, secteur en pleine mutation.
Le Liten met au point des pilotes en vue d'applications industrielles. En 2015, un pilote de liquéfaction en continu de 2 litres/heure a été mis en place, permettant d'aller au-delà des études faites jusqu'alors en système fermé de type autoclave. Ce procédé a été validé sur des microalgues et des résidus agroalimentaires de fruits. Les prochaines étapes consistent à le valider sur d'autres types de ressources. Pour mener à bien ses recherches, le Liten s'appuie sur plusieurs compétences : maîtrise des procédés sous pression, chimie/pétrochimie (oxydation, hydrolyse, caractérisation des huiles), techniques analytiques.
AVANTAGES
La valorisation de la biomasse humide peut améliorer la rentabilité des entreprises et réduit leur impact sur l'environnement
La valorisation de la biomasse humide a un fort impact tant sur le plan environnemental qu'économique. Le gisement de ressources valorisables est considérable. Dans le domaine agroalimentaire par exemple 20% de la production mondiale est perdue.
  • La technologie de liquéfaction hydrothermale offre un rendement élevé et permet d'obtenir une énergie de bonne qualité tout en optimisant les ressources : la transformation du déchet crée peu de résidus de réaction et utilise l'eau contenue dans le déchet comme milieu réactionnel. Elle est donc peu énergivore et permet de mieux valoriser la matière carbonée.
  • Le procédé permet de fabriquer des molécules à forte valeur ajoutée susceptibles d'augmenter significativement la rentabilité des sites industriels équipés.
PROJETS
  • Projet LiqHyd (ANR) : Valorisation des résidus de la production de fruits par le procédé de liquéfaction hydrothermale avec la CCI de la Drôme, A3I et Ircelyon. Le Liten vise à étendre l'expérimentation à d'autres fruits que la drèche de cassis, le marc de raisin et les grignons d'olives testés jusqu'à présent.
  • Projet Diesalg (ANR) : Production de biohuile par liquéfaction hydrothermale de microalgues, à haute pression et autour de 300°C. L'huile obtenue présente un pouvoir calorifique supérieur (PCS) élevé. Le procédé appliqué aux microalgues est intéressant car celles-ci poussent 40 fois plus vite que la biomasse terrestre et offrent un rendement très élevé. Le Liten est associé à plusieurs partenaires industriels pour mener à bien des projets dans ce domaine (GEPEA, Algo Source).
  • Projet Vasco 2 (ADEME): Le Liten est également partie prenante de ce projet qui vise à valoriser le CO2 émis par les entreprises industrielles de Fos-sur-Mer par la culture de microalgues marines. Les microalgues seront transformées par liquéfaction hydrothermale afin de produire des matières premières raffinées pour les marchés de la chimie biosourcée.
  • Projet Enerlig (ANR/Carnot): Valorisation de la liqueur noire, le résidu de la pâte à papier dans les industries papetières, dans le cadre d'un projet mené en partenariat avec l'école INPG- Pagora de Grenoble. La valorisation est effectuée en liquéfaction hydrothermale ou en gazéification. Elle permet d'atteindre un rendement énergétique plus élevé que le procédé de référence, l'évaporation-combustion, et de récupérer des molécules d'intérêt de type phénolique pouvant être utilisées dans la fabrication de résines, colles et plastiques. Ce procédé permet d'augmenter la rentabilité des industries papetières, dont 10 à 15 % des résidus peuvent générer des molécules à forte valeur ajoutée..
REPERES
  • 2 brevets en cours de dépôt sur la technique de liquéfaction hydrothermale
  • Publications :
Huet M., Roubaud A., Lachenal D. (2015). «Conversion of sulfur-free black liquor into fuel gas by supercritical water gasification», Holzforschung 69 (3).

Hognon C., Delrue F. et al. (2015). «Comparison of pyrolysis and hydrothermal liquefaction of Chlamydomonas reinhardtii. Growth studies on the recovered hydrothermal aqueous phase», Biomass and Bioenergy 73(0): 23-31.

Delrue F., Li-Beisson Y., et al. «Comparison of various microalgae liquid biofuel production pathways based on energetic, economic and environmental criteria», Bioresource Technology (2013), 136: 205-212.
 
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​REPERES

  • 2 brevets en cours de dépôt sur la technique de liquéfaction hydrothermale
  • Trois Publications
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