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Comment faciliter la transformation des déchets végétaux en biocarburants

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Une équipe dirigée par Rutgers développe un procédé innovant pour dissoudre rapidement les fibres végétales

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Crédit: Shih-Hsien Liu / ORNL et Shishir Chundawat / Rutgers University-New Brunswick

Des chercheurs ont développé un

Leur approche, qui utilise un solvant à base de sel d'ammoniac qui transforme rapidement les fibres végétales en sucres nécessaires à la fabrication d'éthanol, fonctionne: un nouveau procédé qui pourrait rendre beaucoup moins cher la production de biocarburants tels que l'éthanol à partir de déchets végétaux. bien à proximité de la température ambiante, contrairement aux procédés conventionnels, selon une étude menée par Rutgers dans la revue Green Chemistry .

"Notre système de prétraitement peut réduire – jusqu'à 50 fois – l'utilisation de des enzymes pour transformer la cellulose traitée aux solvants (fibres végétales) en glucose (un sucre) utilisé pour fabriquer des bioproduits comme l'éthanol », a déclaré l'auteur principal Shishir PS Chundawat, professeur adjoint au Département de génie chimique et biochimique de l'École d'ingénierie de l'Université Rutgers-Nouveau-Brunswick. «Des processus similaires pourraient réduire considérablement le coût de production de biocarburants à partir de la biomasse résiduelle comme les tiges et les feuilles de maïs.»

Le solvant peut également extraire plus de 80% de la lignine dans les déchets végétaux. Selon Chundawat, la lignine, qui se lie aux fibres végétales et les fortifie, pourrait être utilisée à l'avenir pour améliorer les précieux produits chimiques aromatiques. La recherche a bénéficié des efforts de collaboration et de l'accès à un instrument Bio-SANS de haute technologie au Oak Ridge National Laboratory pour analyser la façon dont les systèmes biologiques complexes comme les déchets végétaux réagissent pendant le traitement pour mieux comprendre comment la cellulose est dissoute au niveau moléculaire.

Les tiges de maïs, les feuilles et autres résidus (appelés tiges de maïs) et le panic raide, par exemple, ont des microfibrilles de cellulose bien tassées, qui sont de minuscules brins plus fins que les fibres. Les microfibrilles sont difficiles à décomposer en utilisant des enzymes ou des microbes, ce qui rend difficile la transformation de nombreux matériaux d'origine végétale dans la biomasse en biocarburants ou en produits biochimiques. La biomasse comprend les matériaux d'origine microbienne, végétale ou animale utilisés pour la production d'énergie renouvelable et les processus industriels.

L'accélération de la conversion de la cellulose en sucres comme le glucose avec des enzymes nécessite des solvants appropriés ou des prétraitements à base de chaleur et / ou de produits chimiques. Au cours des 150 dernières années, plusieurs solvants pouvant décomposer les fibres de cellulose ont été explorés. Mais la plupart des solvants restent coûteux ou nécessitent des plages extrêmes de pressions de fonctionnement ou de températures pour être efficaces.

Le système de solvant à base de sel d'ammoniac accélère la conversion de la cellulose en sucres à l'aide d'enzymes. Cela peut réduire considérablement le coût de production des biocarburants car les enzymes peuvent représenter environ 15 à 20 pour cent du coût de fabrication de biocarburants comme l'éthanol à partir de la biomasse.

Les prochaines étapes seront d'optimiser le processus de prétraitement de la biomasse comme le maïs, les déchets solides municipaux et les cultures bioénergétiques comme le panic raide et le peuplier qui pourraient être transformés en carburants, tout en développant des enzymes plus robustes pour réduire davantage les coûts, selon Chundawat.

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Les co-auteurs de Rutgers incluent l'ancien boursier postdoctoral Shyamal Roy; doctorant Shashwat Gupta; Ramendra Pal, un associé post-doctoral; et Chao Zhao, un ancien boursier postdoctoral.

Contact avec les médias
Todd Bates
todd.bates@rutgers.edu

Source d'origine

https://news.rutgers.edu/how-make-it-easier-turn-plant- déchets-biocarburants / 20200108 # .Xhc6r0dKi70

Article de journal connexe

http://dx.doi.org/10.1039/C9GC03524A

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