Réinventer la production d'éthanol cellulosique

Une startup basée à Tel Aviv, en Israël, appelée HCL-Cleantech a réinventé un procédé centenaire appelé le procédé Bergius comme une méthode beaucoup moins chère pour produire de l'éthanol à partir de la biomasse. Le procédé utilise de l'acide chlorhydrique concentré (HCL) pour décomposer la biomasse en sucres, mais a été trop coûteux pour une utilisation commerciale. L'entreprise, cependant, dit qu'elle a développé un moyen de recycler 42% du HCL, le réinjectant dans le système et réduisant considérablement le coût de fabrication de l'éthanol.

Le seul aspect vraiment innovant de ce que nous faisons est la récupération de l'acide, qui coûte 10 % de ce qu'il coûtait auparavant, explique le PDG Eran Baniel. Mais ce tweak a suscité l'intérêt d'un certain nombre d'entreprises aux États-Unis, et récemment HCL-Cleantech a reçu 5,5 millions de dollars en capital-risque d'investisseurs en énergie propre. Khosla Ventures et Burrill et compagnie construire une usine pilote aux États-Unis.

Pour produire de l'éthanol à partir de sources cellulosiques comme les copeaux de bois et les tiges de maïs, la matière première doit d'abord être décomposée en trois parties : la lignine, la cellulose riche en sucre et l'hémicellulose. Ces deux dernières parties doivent ensuite être transformées en sucres, qui peuvent ensuite être fermentés en éthanol par des organismes tels que la levure. La technologie conventionnelle de l'éthanol utilise des solutions acides diluées dans une phase de prétraitement pour séparer la lignine de la cellulose et de l'hémicellulose. Des enzymes coûteuses décomposent ensuite la cellulose et l'hémicellulose en sucres simples.

Comme alternative moins chère, HCL-Cleantech utilise une solution HCL concentrée beaucoup plus forte qui combine les deux premières étapes de la production d'éthanol, en éliminant simultanément les sources cellulosiques et en les décomposant en sucres fermentescibles. Baniel dit que l'hydrolyse acide est capable d'extraire jusqu'à 97 pour cent des sucres des sources cellulosiques comme le bois. L'utilisation de HCL réduit également la quantité de sous-produits indésirables qui se produisent normalement avec des solutions acides plus diluées. De plus, la réaction acide concentrée peut se produire à basse température, ce qui réduit l'énergie requise pour faire fonctionner le système.

Cependant, le recyclage du HCL s'est avéré un défi délicat. Les chercheurs ont découvert que lorsque le HCL décompose les sources cellulosiques comme le bois en sucres, il forme des liens solides avec l'eau qui sont difficiles à rompre. Les industries qui recyclent le HCL, telles que les fabricants d'acide citrique, utilisent des méthodes coûteuses à haute température et pression pour évaporer l'eau, isolant le HCL.

Au lieu de cela, les scientifiques qui ont développé la technologie pour HCL-Cleantech ont proposé une voie moins chère pour séparer et recycler HCL. Ils ont conçu un solvant exclusif qui attire l'acide chlorhydrique. Ils ont mélangé ce solvant avec la solution HCL-eau et ont découvert que le solvant rompait la liaison HCL-eau et extrayait le HCL de la solution aqueuse. Les scientifiques ont ensuite développé une méthode pour que le solvant libère du HCL sous forme de gaz, le pompant à nouveau dans le système pour décomposer plus de cellulose.

Baniel dit que l'objectif de l'entreprise est de s'associer à des usines de fermentation pour terminer la dernière étape de la production d'éthanol. Lorsque nous avons commencé, nous pensions que nous devions peut-être aller jusqu'au biocarburant, dit-il. Cependant, nous avons découvert qu'il existe des technologies de fermentation des sucres qui sont bien en avance sur tout ce que nous possédons.

La société prévoit que son usine pilote sera prête à la fin de 2010. En attendant, Baniel dit que la société testera plusieurs étapes de son processus dans diverses usines industrielles en Israël pour voir si la technologie peut fonctionner efficacement à grande échelle. .

James McMillan, directeur de la recherche et du développement des procédés de raffinage biochimique à la Laboratoire national des énergies renouvelables , à Golden, CO, affirme que la mise à l'échelle de la technologie pour qu'elle fonctionne de manière robuste est la clé de son succès à long terme. La preuve dans le pudding démontre qu'il fonctionne dans des conditions robustes et peut gérer les bouleversements qui se produisent dans le monde réel, le tout à un coût attractif sur le marché, explique McMillan. C'est ce qu'il faut montrer. Il ajoute que lorsque vient le temps de construire une usine, l'entreprise peut être amenée à investir dans des matériaux coûteux pour contenir le HCL, qui est extrêmement corrosif et potentiellement volatil, notamment dans sa phase gazeuse.

Une autre entreprise qui utilise l'hydrolyse acide concentrée pour produire de l'éthanol est BlueFire Ethanol , basé à Irvine, Californie. L'entreprise utilise de l'acide sulfurique, qui est légèrement moins cher que le HCL, pour décomposer les sucres provenant de sources cellulosiques comme les déchets solides municipaux et les résidus de bois. John Cuzens, directeur de la technologie chez BlueFire Ethanol, déclare que le recyclage du HCL sous forme gazeuse peut aider à améliorer les rendements en sucre. Cependant, il prévient que HCL-Cleantech devra tenir compte du risque accru associé aux émissions potentielles de gaz chlorhydrique.

Leur processus peut avoir du chlore gazeux qui s'échappe, et le chlore gazeux corrodera tout à l'extérieur et à l'intérieur du réacteur, dit Cuzens. Ainsi, les passerelles en acier au carbone - pratiquement tout dans l'usine qu'ils doivent surveiller.

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