Production et conversion de cellulose de bioraffinage en combustibles, produits biochimiques et biomatériaux de pointe

Principal promoteur : Lignol Innovations Ltd.
Lieu : Burnaby (C.B.)
Contribution du écoEIN : 1 100 000 $
Total du projet : 2 630 000 $

Contexte du projet :

L’une des étapes les plus importantes de tous les processus de bioraffinage cellulosique est l’hydrolyse du substrat cellulosique en sucres fermentescibles par l’ajout d’enzymes. Malgré les récents progrès dans les technologies enzymatiques, les processus d’hydrolyse enzymatique actuels sont toujours perçus, de façon générale, comme étant trop coûteux en raison d’une combinaison de taux de conversion lents, de doses élevées et du prix élevé des enzymes.

Afin de surmonter cet obstacle, Lignol, une entreprise de technologies de bioraffinage, a mis au point un nouveau processus d’hydrolyse enzymatique (HE) qui a le potentiel d’améliorer l’efficacité enzymatique (c.-à-d. réduire le coût du sucre) tout en produisant un coproduit unique ayant une valeur économique plus élevée.

L’Initiative écoÉNERGIE sur l’innovation a octroyé 1 100 000 $ à Lignol pour son projet « Production et conversion de cellulose de bioraffinage en combustibles, produits biochimiques et biomatériaux de pointe » afin d’étudier et de confirmer le nouveau processus d’HE en laboratoire de même que le potentiel de production de coproduits de valeur.

Résultats :

On a évalué la relation entre le dosage enzymatique et la libération de sucres pour trois substrats de référence : le tremble, le pin tordu et la paille de blé. Deux préparations enzymatiques de Novozymes ont été utilisées en divers dosages et diverses combinaisons. Grâce à une série d’essais, le dosage enzymatique du nouveau processus d’HE a été optimisé. On a déterminé que le processus d’HE réduit le coût des enzymes (par unité de sucre libérée) de 40 à 65 p. 100 (par comparaison avec le cas de base), selon la charge d’alimentation biomassique.

Le défi suivant portait sur la séparation efficace des solides et des liquides après le processus d’HE et sur la récupération nette de sucres. Afin d’obtenir le taux désiré de récupération des sucres de > 65 p. 100, on a examiné un certain nombre de séquences de lavage. On a déterminé que la séquence de lavage optimale comportait quatre étapes distinctes et permettait de récupérer entre 80 et 85 p. 100 des sucres pour les trois substrats. Les sucres résultants du tremble et du pin tordu ont efficacement été convertis en acide succinique bio. Le rendement de l’acide succinique bio sur le glucose consommé était pratiquement le même que celui obtenu en utilisant du glucose de qualité laboratoire (contrôle). La fermentation des solutions de sucre en lipides au moyen de microorganismes modifiés n’a pas été réussie.

En outre, cinq régimes de traitement supplémentaires ont été testés pour améliorer la qualité de la fibre du résidu cellulosique (après le traitement par HE). On a conclu qu’après le post-traitement les substrats de tremble et de pin tordu possédaient des propriétés qui conviendraient probablement à la production d’un coproduit pouvant être encore transformés en vue d’applications de type fibre de cellulose artificielle (Man-Made Cellulose Fibre – MMCF) comme la rayonne et la viscose. Pour confirmer cette évaluation, des échantillons doivent être fournis à un producteur MMCF commercial.

Une première analyse économique a démontré que ces améliorations sont susceptibles d’améliorer le taux de rendement interne d’un projet commercial d’une capacité nominale de 1 000 t/j par plus de 50 p. 100 par rapport au cas de base. La combinaison de réduction du dosage enzymatique et de la récupération efficace des sucres a confirmé que le nouveau processus d’HE constituait un ajout viable aux technologies de bioraffinage de Lignol.

Avantages pour le Canada :

Malgré les vastes ressources biomassiques du Canada, la conversion de la cellulose en sucres fermentescibles est l’un des principaux obstacles technoéconomiques empêchant actuellement la production à l’échelle commerciale de biocarburants cellulosiques. Le projet a comblé cette lacune technologique en étudiant et en évaluant un nouveau processus d’hydrolyse enzymatique (HE) qui améliore l’efficacité du processus de saccharification et réduit par conséquent le coût de production des sucres cellulosiques. L’amélioration du taux interne de retour devrait également permettre de construire des bioraffineries rentables à plus petite échelle, avec des dépenses en capital réduites.

Prochaines étapes :

La technologie mise au point est prévue d’être de nombreux projets embryonnaires élaborés par Lignol et ses partenaires. D’autres travaux à l’extérieur du laboratoire sont nécessaires avant une pleine commercialisation.

S'il vous plaît communiquer avec le programme écoÉNERGIE pour obtenir une copie de Lignol Innovations Rapport d'achèvement.