Article de référence | Réf : RE279 v1

Bioraffineries lignocellulosiques : extraction et valorisation des hémicelluloses

Auteur(s) : Christine CHIRAT

Date de publication : 10 juil. 2019

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RÉSUMÉ

L’extraction des hémicelluloses du bois en amont du procédé de production de fibres de cellulose est un moyen de mieux valoriser l’ensemble de la biomasse végétale entrant dans une usine. Cet article aborde l’intérêt de la valorisation des hémicelluloses en comparant l’extraction des hémicelluloses issues de deux espèces de bois (bois résineux mélangés et eucalyptus globulus). Cette extraction est obtenue par une autohydrolyse et une préhydrolyse, en présence d’acide sulfurique. Plusieurs voies de valorisation sont possibles : fermentation des sucres en alcool, production de tensioactifs non ioniques de type polyglucosides d’alkyles, ou production de prébiotiques à partir des oligosaccharides.

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ABSTRACT

Lignocellulosic Biorefineries : Extraction and Valorization of Hemicelluloses

One way to better valorie vegetal biomass entering a cellulose production mill, is to extract hemicelluloses from wood prior to the cellulose extraction process. The study presented here compares hemicelluloses extraction by an autohydrolysis and by a sulfuric acid catalysed hydrolysis, from two wood species (mixed softwood chips and eucalyptus globulus). Several ways of valorisation of the extracted hemicelluloses are possible: fermentation of the sugars in alcohol, production of non ionic surface active agents, production of prebiotics.

Auteur(s)

  • Christine CHIRAT : Professeur - Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, LGP2, Grenoble, France

INTRODUCTION

Les activités papetières représentent aujourd’hui les plus importantes transformations chimiques du bois. À l’échelle mondiale l’industrie papetière génère annuellement près de 135 millions de tonnes de fibres de cellulose de pureté comprise entre 80 % et 97 % à partir de procédés dits chimiques. Ces pâtes sont principalement produites à partir de bois. Les fibres de cellulose sont obtenues majoritairement par le procédé kraft qui est un traitement alcalin réalisé à haute température (160 °C en moyenne) sur des copeaux de bois. La quantité de cellulose dans le bois n’étant que de l’ordre de 40 %, des quantités encore plus importantes de sous-produits sont obtenues. Ces sous-produits sont aujourd’hui concentrés et brûlés, ce qui permet aux usines d’être autonomes, voire excédentaires en énergie.

Les hémicelluloses étant dégradées pendant le procédé kraft, un moyen de les valoriser serait de les extraire en amont du procédé kraft, par un procédé d’autohydrolyse ou d’hydrolyse acide. Les sucres obtenus peuvent permettre de produire une multitude de produits et de matériaux, comme des alcools par fermentation, des tensioactifs verts (pour la production de savons, shampoings, détergents, cosmétiques), des bioplastiques.

Les objectifs de cet article sont de comparer l’extraction des hémicelluloses de bois feuillus et résineux par autohydrolyse, d’étudier l’effet des paramètres du procédé d’autohydrolyse sur les quantités de sucres extraites, et de donner deux exemples de valorisation des hémicelluloses ainsi extraites : l’un pour la production d’alcool et le second pour la production de tensioactifs. La caractérisation et la valorisation des oligosaccharides extraits sont discutés dans une dernière section.

Points clés

Domaine : Bioraffineries intégrées à la production de cellulose

Degré de diffusion de la technologie : Émergence

Technologies impliquées : Hydrolyse et solubilisation des hémicelluloses ; dépolymérisation des hémicelluloses

Domaines d’application : Utilisation de sucres issus de ressources non alimentaires

Principaux acteurs français :

  • Pôles de compétitivité : Axelera, IAR, Xylofutur

  • Centres de compétence : laboratoires de recherche dans le domaine de la chimie du bois, de la bioraffinerie, des glycosciences

  • Industriels : industriels papetiers, industriels de la chimie

Autres acteurs dans le monde : même types que décrits plus haut

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KEYWORDS

wood   |   surfactants   |   hemicelluloses   |   autohydrolysis

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re279


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - MÄKI-ARVELA (P.), SALMI (T.), HOLMBOM (B.), WILLFÖR (S.), MURZIN (D.Y.) -   Synthesis of sugars by hydrolysis of hemicelluloses – a review.  -  Chemical Reviews, 111(9):5638–5666 (2011).

  • (2) - RICHTER (G.A.) -   Some aspects of prehydrolysis pulping.  -  Tappi, 39(4):193–210 (1956).

  • (3) - SIXTA (H.) -   Part 4 Chemical pulping processes – Multistage Kraft pulping, in Handbook of Pulp,  -  1er ed., vol. 1, Herbert Sixta, p. 325-346 (2006).

  • (4) - SONG (T.), PRANOVICH (A.), SUMERSKIY (I.), HOLMBOM (B.) -   Extraction of galactoglucomannan from spruce wood with pressurised hot water,  -  Holzforschung, vol. 62, n° 6, p. 659-666 (2008).

  • (5) - GÍRIO (F.M.), FONSECA (C.), CARVALHEIRO (F.), DUARTE (L.C.), MARQUES (S.), BOGEL-LUKASIK (R.) -   Hemicelluloses for fuel ethanol : A review,  -  Bioresour. Technol., vol. 101, n° 13, p. 4775–4800 (2010).

  • ...

ANNEXES

  1. 1 Événements

    1 Événements

    EWLP : European Workshop on Lignocellulosics and Pulp : congrès international ayant lieu tous les deux ans en Europe

    ISWFPC : International ymposium on Wood, Fiber and Pulp Chemistry : congrès international ayant lieu tous les deux ans, en alternance avec EWLP, en Europe, Asie ou Amérique.

    NWBC : Nordic Wood Biorefinery Conference : congrès ayant lieu tous les 18 mois en alternance entre la Finlande et la Suède

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