Nouvelle route vers les biocarburants hydrocarbures

Des chercheurs de l'Université du Wisconsin-Madison ont mis au point un processus chimique simple en deux étapes pour convertir les sucres végétaux en hydrocarbures. Les composés créés au cours du processus pourraient également être utilisés pour fabriquer d'autres produits chimiques et plastiques industriels.

Essence verte : Des chercheurs de l'Université du Wisconsin-Madison utilisent des catalyseurs pour convertir rapidement les solutions de sucre végétal en un mélange de composés organiques qui flottent comme du pétrole. Le passage des composés organiques sur divers catalyseurs les transforme en hydrocarbures présents dans l'essence, le diesel et le carburéacteur.

Plusieurs entreprises fabriquent des biocarburants à base d'hydrocarbures – qui peuvent être moins chers à produire que l'éthanol et ont une densité énergétique plus élevée – en utilisant des microbes. Des startups telles que LS9 et Amyris tentent de modifier génétiquement les systèmes métaboliques des microbes afin qu'ils fermentent les sucres en hydrocarbures utiles.

Les chercheurs du Wisconsin, dirigés par un professeur de génie chimique et biologique Jacques Dumesic , emploient des réactions chimiques au lieu de la fermentation microbienne. Ils utilisent des catalyseurs à haute température pour convertir le glucose en biocarburants hydrocarbonés. Le processus fonctionne des milliers de fois plus vite que les microbes en raison des températures plus élevées, il nécessite donc des réacteurs plus petits et moins chers, explique Dumesic. Les catalyseurs et les systèmes de reformage qu'ils utilisent sont similaires à ceux utilisés dans les raffineries de pétrole, ce qui rendrait également le processus plus simple.

Le procédé catalytique, présenté en ligne dans La science , nécessite deux étapes principales, qui peuvent être intégrées et exécutées séquentiellement avec la sortie d'un réacteur allant à l'autre. Le mécanisme catalytique et la conception du processus continu rendent la nouvelle approche prometteuse, déclare John Regalbuto, directeur du programme de catalyse et de biocatalyse à la National Science Foundation, qui finance les travaux de Dumesic. De plus, les catalyseurs peuvent être recyclés, alors que les microbes meurent et doivent être renouvelés, dit-il. Par rapport à l'utilisation d'enzymes ou de microbes, dit-il, j'ai l'impression qu'à ce stade du jeu, les catalyseurs ont plus de potentiel.

Dans le premier réacteur, une solution d'eau sucrée est passée sur un catalyseur platine-rhénium à environ 500 K. Cela enlève cinq des six atomes d'oxygène du sucre, créant un mélange de divers composés hydrocarbonés, tels que des alcools et des acides organiques. Les composés forment une couche semblable à de l'huile qui flotte au-dessus de la solution.

L'huile est transférée vers le deuxième réacteur, où elle passe sur divers catalyseurs solides, ce qui donne une gamme de molécules d'hydrocarbures qui composent l'essence, le diesel et le carburéacteur. Par exemple, un catalyseur à base de cuivre et de magnésium produit les hydrocarbures présents dans le diesel et le carburéacteur. L'essence contient des hydrocarbures dans lesquels les atomes de carbone sont connectés dans des structures ramifiées et en forme d'anneau, tandis que les atomes de carbone du diesel et du carburéacteur forment de longues chaînes linéaires. Les alcools et les acides organiques contenus dans l'huile de la première étape pourraient également être utilisés pour fabriquer des plastiques et des produits chimiques industriels, explique Dumesic.

L'objectif final des chercheurs est d'utiliser des sucres dérivés de la biomasse cellulosique tels que les déchets agricoles et le panic raide au lieu d'utiliser des sources alimentaires telles que le maïs et la canne à sucre. Ce serait la clé pour fabriquer des hydrocarbures bénéfiques pour l'environnement à partir d'usines économiquement compétitives par rapport aux carburants pétroliers. Cependant, les enzymes utilisées pour extraire le glucose et d'autres sucres de la cellulose sont actuellement trop chères pour rendre le procédé compétitif pour la création de biocarburants cellulosiques.

Que la bioessence soit ou non en concurrence avec son homologue pétrolier, cela pourrait encore avoir plus de sens que de fabriquer de l'éthanol, dit Regalbuto. L'une des étapes les plus coûteuses de la production d'éthanol est l'étape de distillation à forte intensité énergétique, au cours de laquelle l'éthanol doit être séparé de l'eau. Les hydrocarbures tels que l'essence et le diesel, quant à eux, flottent vers le haut, ils sont donc plus faciles et moins coûteux à séparer. De plus, dit-il, vous obtenez un carburant 30 % plus dense en énergie [que l'éthanol]. C'est donc moins cher à fabriquer et cela vous donne 30 % de consommation d'essence en plus.

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