L'utilisation d'eau supercritique pourrait réduire les coûts de l'éthanol

Renmatix , une startup basée à Kennesaw, en Géorgie, utilise de l'eau à haute pression et température pour transformer des copeaux de bois en sucre, qui peut ensuite être fermenté pour fabriquer des biocarburants et d'autres produits chimiques. L'entreprise affirme que le processus peut produire du sucre au même prix qu'à partir de la canne à sucre, ce qui a conduit à une production rentable de biocarburants au Brésil.

Super convertisseur : Un sac de copeaux de bois broyés alimente un système qui convertit le bois en sucre en utilisant de l'eau supercritique dans cette usine de démonstration Renmatix en Géorgie.

Renmatix s'attaque à l'étape la plus difficile de la production d'éthanol à partir de matières cellulosiques abondantes telles que les copeaux de bois, plutôt que de cultures de maïs ou de sucre. Une fois le sucre fabriqué, la même technologie utilisée dans une usine d'éthanol de maïs ou de canne à sucre conventionnelle peut être utilisée pour produire de l'éthanol.

Jusqu'à présent, Renmatix n'a fait la démonstration de la technologie qu'à petite échelle, en utilisant une installation pouvant traiter trois tonnes de copeaux de bois par jour. Comme pour toutes les entreprises de biocarburants avancés, l'un des plus grands défis sera de convaincre les investisseurs de remettre l'argent nécessaire à la construction d'une installation commerciale plus grande pour prouver que l'entreprise est commercialement viable. L'Environmental Protection Agency des États-Unis a été forcée de renoncer aux exigences relatives à l'éthanol cellulosique, car les usines commerciales de conversion de la matière cellulosique en éthanol n'ont pas encore été construites. En abaissant le coût de production du sucre à partir de matières cellulosiques, Renmatix espère enfin sortir de cette impasse.

Les chercheurs et les entreprises ont essayé de nombreuses méthodes pour transformer la cellulose en sucre. Certains impliquent de décomposer la biomasse à l'aide d'acides ou d'enzymes spécialement adaptées. D'autres impliquent l'utilisation de la chaleur et de la pression pour transformer la biomasse en hydrogène et monoxyde de carbone, qui peuvent être convertis en biocarburant à l'aide de catalyseurs inorganiques. Chaque méthode présente des inconvénients : les enzymes sont chères ; les acides sont toxiques. Les deux processus sont lents et nécessitent un équipement coûteux. Les procédés qui utilisent une chaleur élevée et des catalyseurs inorganiques ont également des rendements relativement faibles des combustibles souhaités.

Au lieu d'utiliser des enzymes ou des acides, Renmatix utilise de l'eau supercritique, de l'eau à des températures et des pressions très élevées. Dans ces conditions, la cellulose va se dissoudre et se décomposer très rapidement en molécules de sucre. Les réactions prennent quelques secondes, par rapport aux jours pour certains autres processus. En raison de la vitesse élevée de la réaction, une quantité relativement petite d'équipement peut produire une grande quantité de sucre, ce qui réduit les coûts d'investissement. Des équipements plus petits pourraient également permettre de répartir la production de biocarburants, diminuant ainsi le coût de transport de la biomasse.

Approvisionnement en sucre : Un employé de Renmatix pompe le sucre produit par le nouveau procédé d'eau supercritique de l'entreprise dans un conteneur de stockage.

Cependant, travailler avec de l'eau supercritique présente des défis. Les matériaux qui peuvent être utilisés avec de l'eau supercritique sont limités, il va dissoudre le verre, par exemple. Les réactions extrêmement rapides rendent également difficile de garantir que la chimie n'aille pas trop loin et ne produise pas de sous-produits indésirables. Lors de tentatives antérieures, l'eau supercritique a déshydraté une partie du sucre produit, ce qui a entraîné des composés pouvant empoisonner la levure utilisée pour convertir le sucre en éthanol. Typiquement, le procédé produit également une quantité relativement faible de sucre à partir d'une quantité donnée de biomasse.

Fred Moesler, vice-président de la technologie des procédés chez Renmatix, affirme que l'entreprise a surmonté ces problèmes. L'entreprise n'a pas dit comment elle procède, mais Gary Aurand, un chercheur à l'Université de l'Iowa qui connaît l'entreprise depuis ses débuts (quand elle était connue sous le nom de Sriya Innovations), suggère que l'entreprise utilise peut-être des produits supercritiques. l'eau dans une partie seulement de son processus.

Transformer la biomasse en sucre à l'aide d'eau supercritique consiste d'abord à broyer la biomasse en petites particules, puis à dissoudre la cellulose dans l'eau. Sans la dissoudre, seules les molécules de cellulose à la surface des particules seront décomposées, d'où une faible production de sucre. Une fois la cellulose dissoute, une exposition supplémentaire à des températures et à une pression élevées brisera les molécules de cellulose en sucre.

Aurand dit que l'eau n'a besoin d'être supercritique que pour l'étape de dissolution. Si Renmatix pouvait concevoir un système pour déplacer la matière dissoute dans une zone de température et de pression inférieures, cela pourrait ralentir le processus de décomposition de la cellulose en sucre, empêchant la formation de composés indésirables.

Tout ce que Renmatix a dit, c'est qu'il utilise deux étapes pour décomposer la cellulose et un matériau similaire, l'hémicellulose. La décomposition de la cellulose produit du glucose, le sucre que la levure peut facilement utiliser pour produire de l'éthanol. La décomposition des hémicelluloses produit un autre sucre appelé xylose, qui ne fonctionne pas avec la fermentation conventionnelle, mais qui peut être utilisé dans certains biocarburants et procédés biochimiques avancés. L'économie du procédé dépendra du marché du xylose.

Renmatix a levé une partie des fonds pour une usine capable de produire 100 000 tonnes de sucre par an, assez grande pour montrer que le processus a un potentiel commercial, dit-il. Mais l'entreprise travaille toujours pour obtenir les prêts nécessaires pour aller de l'avant. Dans le passé, l'utilisation d'eau supercritique pour traiter la biomasse était considérée comme non économique, il peut donc s'avérer difficile d'obtenir l'adhésion des banques. On sait peu de choses sur la technologie, dit Andy Aden , responsable de l'analyse de bioraffinerie au National Renewable Energy Laboratory à Golden, Colorado. Sur la base de calculs antérieurs, dit-il, il est susceptible d'être coûteux.

cacher