FR3140370A1 - Process for treating lignocellulosic biomass - Google Patents
Process for treating lignocellulosic biomass Download PDFInfo
- Publication number
- FR3140370A1 FR3140370A1 FR2210151A FR2210151A FR3140370A1 FR 3140370 A1 FR3140370 A1 FR 3140370A1 FR 2210151 A FR2210151 A FR 2210151A FR 2210151 A FR2210151 A FR 2210151A FR 3140370 A1 FR3140370 A1 FR 3140370A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- biomass
- solid
- reactor
- cooking
- unconverted
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 102
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 82
- 239000002029 lignocellulosic biomass Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 164
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 118
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 63
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 62
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 claims abstract description 57
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 52
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 51
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000010411 cooking Methods 0.000 claims abstract description 46
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims abstract description 25
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 111
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims description 72
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims description 56
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims description 55
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 43
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 43
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 claims description 41
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 claims description 33
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 28
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 27
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 22
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 17
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 16
- 241000427324 Glinus Species 0.000 claims description 14
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 13
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 9
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 9
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 5
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 claims description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 3
- 240000003433 Miscanthus floridulus Species 0.000 claims description 2
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 claims description 2
- 238000010908 decantation Methods 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 description 48
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 26
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 26
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 26
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 26
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 22
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 17
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 13
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 13
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 13
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 11
- 239000000047 product Substances 0.000 description 11
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 11
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 10
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 10
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 9
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 8
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 7
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 6
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 6
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 4
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 4
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 4
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 3
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 3
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 3
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 3
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 102000005575 Cellulases Human genes 0.000 description 2
- 108010084185 Cellulases Proteins 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000235070 Saccharomyces Species 0.000 description 2
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 2
- 239000011942 biocatalyst Substances 0.000 description 2
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 2
- 108010002430 hemicellulase Proteins 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000005063 solubilization Methods 0.000 description 2
- 230000007928 solubilization Effects 0.000 description 2
- 238000007655 standard test method Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 description 1
- 241000228212 Aspergillus Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 241000193403 Clostridium Species 0.000 description 1
- 241000193401 Clostridium acetobutylicum Species 0.000 description 1
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 1
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 244000285963 Kluyveromyces fragilis Species 0.000 description 1
- 235000014663 Kluyveromyces fragilis Nutrition 0.000 description 1
- 241000235652 Pachysolen Species 0.000 description 1
- 241000228143 Penicillium Species 0.000 description 1
- 235000001006 Saccharomyces cerevisiae var diastaticus Nutrition 0.000 description 1
- 244000206963 Saccharomyces cerevisiae var. diastaticus Species 0.000 description 1
- 241000582914 Saccharomyces uvarum Species 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 241000192263 Scheffersomyces shehatae Species 0.000 description 1
- 241000235060 Scheffersomyces stipitis Species 0.000 description 1
- 241000222480 Schizophyllum Species 0.000 description 1
- 241000235347 Schizosaccharomyces pombe Species 0.000 description 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 241000223259 Trichoderma Species 0.000 description 1
- 241000588902 Zymomonas mobilis Species 0.000 description 1
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000159 acid neutralizing agent Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- -1 aromatic alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 description 1
- 230000008238 biochemical pathway Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- BSDUHMFABVUZLQ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;ethanol;propan-2-ol Chemical compound CCO.CC(C)O.CCCCO BSDUHMFABVUZLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UVMPXOYNLLXNTR-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;ethanol;propan-2-one Chemical compound CCO.CC(C)=O.CCCCO UVMPXOYNLLXNTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 1
- 150000002402 hexoses Chemical class 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical group 0.000 description 1
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000006193 liquid solution Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 150000002972 pentoses Chemical class 0.000 description 1
- 238000005325 percolation Methods 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 239000011122 softwood Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C13—SUGAR INDUSTRY
- C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
- C13K1/00—Glucose; Glucose-containing syrups
- C13K1/02—Glucose; Glucose-containing syrups obtained by saccharification of cellulosic materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/12—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing fuels or solvents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M43/00—Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
- C12M43/04—Bioreactors or fermenters combined with combustion devices or plants, e.g. for carbon dioxide removal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
- C12M45/06—Means for pre-treatment of biological substances by chemical means or hydrolysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
- C12P19/14—Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of a carbohydrase (EC 3.2.x), e.g. by alpha-amylase, e.g. by cellulase, hemicellulase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
- C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
- C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
- C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
- C12P7/10—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate substrate containing cellulosic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P2201/00—Pretreatment of cellulosic or lignocellulosic material for subsequent enzymatic treatment or hydrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
L’invention concerne un procédé de traitement d’une biomasse lignocellulosique, comprenant - a) une étape d’imprégnation de la biomasse par une liqueur pour obtenir une biomasse imprégnée- b) une étape de cuisson de la biomasse imprégnée, éventuellement accompagnée d’une explosion à la vapeur, pour obtenir une biomasse prétraitée- c) une étape d’hydrolyse enzymatique de la biomasse prétraitée, pour obtenir une biomasse hydrolysée sous forme de sucre(s)- d) une étape de séparation solide/liquide de la biomasse hydrolysée sous forme de sucre(s) ou de la biomasse hydrolysée sous forme de sucre(s) puis traitée dans une ou plusieurs autres étapes postérieures à l’étape c) d’hydrolyse enzymatique, afin d’obtenir un jus séparé et un résidu solide non converti,- e) une étape de recyclage d’au moins une partie dudit résidu solide non converti à l’étape a) d’imprégnation et/ou à l’étape b) de cuisson. Figure pour l’abrégé : Fig. 1The invention relates to a process for treating a lignocellulosic biomass, comprising - a) a step of impregnating the biomass with a liquor to obtain an impregnated biomass - b) a step of cooking the impregnated biomass, optionally accompanied by a steam explosion, to obtain a pretreated biomass - c) an enzymatic hydrolysis step of the pretreated biomass, to obtain a hydrolyzed biomass in the form of sugar(s) - d) a solid/liquid separation step of the biomass hydrolyzed in the form of sugar(s) or biomass hydrolyzed in the form of sugar(s) then treated in one or more other steps subsequent to step c) of enzymatic hydrolysis, in order to obtain a separated juice and a residue unconverted solid, - e) a step of recycling at least part of said unconverted solid residue in step a) of impregnation and/or in step b) of cooking. Figure for abstract: Fig. 1
Description
L’invention concerne un procédé de traitement de biomasse lignocellulosique pour produire des jus sucrés dits de seconde génération (2G). Ces jus sucrés peuvent être utilisés pour produire d’autres produits par voie biochimique, notamment par voie fermentaire (par exemple des alcools comme l‘éthanol, le butanol), ou d’autres molécules, par exemple des solvants tels que l’acétone etc…).The invention relates to a process for treating lignocellulosic biomass to produce so-called second generation (2G) sweet juices. These sweet juices can be used to produce other products by biochemical route, in particular by fermentation (for example alcohols such as ethanol, butanol), or other molecules, for example solvents such as acetone etc. …).
La biomasse lignocellulosique représente une des ressources renouvelables les plus abondantes sur terre. Les substrats considérés sont très variés, ils concernent à la fois des substrats ligneux comme différents bois (feuillus et résineux), des coproduits issus de l’agriculture (pailles de blé, rafles de maïs, etc…) ou d’autres industries agroalimentaires, papetières, déchets lignocellulosiques etc…Lignocellulosic biomass represents one of the most abundant renewable resources on earth. The substrates considered are very varied, they concern both woody substrates such as different woods (hardwoods and softwoods), co-products from agriculture (wheat straw, corn cobs, etc.) or other agri-food industries, paper mills, lignocellulosic waste, etc.
Le procédé de traitement de biomasse lignocellulosique comporte généralement
- un prétraitement de la biomasse par cuisson éventuellement couplée à une explosion à la vapeur et généralement précédé par une imprégnation de la biomasse avec une liqueur acide, basique, neutre ou oxydante,
- une hydrolyse enzymatique, conduisant à l’obtention de jus sucrés, généralement à base de sucres en C5 et C6 (c’est-à-dire des sucres avec 5 ou 6 carbones),
- et éventuellement une fermentation de ces sucres par une levure, pour les convertir en alcool du type éthanol.
Le procédé comprend également des étapes de séparation et/ou purification du produit final visé (sucre, alcool, solvant…).The lignocellulosic biomass treatment process generally comprises
- pretreatment of the biomass by cooking possibly coupled with a steam explosion and generally preceded by impregnation of the biomass with an acidic, basic, neutral or oxidizing liquor,
- enzymatic hydrolysis, leading to obtaining sweet juices, generally based on C5 and C6 sugars (i.e. sugars with 5 or 6 carbons),
- and possibly fermentation of these sugars by yeast, to convert them into ethanol-type alcohol.
The process also includes stages of separation and/or purification of the targeted final product (sugar, alcohol, solvent, etc.).
La biomasse lignocellulosique est composée de trois principaux polymères : la cellulose (35 à 50% poids), qui est un polysaccharide essentiellement constitué d'hexoses ; l'hémicellulose (20 à 40% poids), qui est un polysaccharide essentiellement constitué de pentoses ; et la lignine (10 à 30% poids), qui est un polymère de structure complexe et de haut poids moléculaire, composé d'alcools aromatiques reliés par des liaisons éther. Ces différentes molécules sont responsables des propriétés intrinsèques de la paroi végétale et s'organisent en un enchevêtrement complexe.
Parmi les trois polymères de base qui intègrent la biomasse lignocellulosique, la cellulose et l'hémicellulose sont ceux qui permettent la production de jus sucrés 2G.Lignocellulosic biomass is composed of three main polymers: cellulose (35 to 50% by weight), which is a polysaccharide essentially made up of hexoses; hemicellulose (20 to 40% by weight), which is a polysaccharide essentially made up of pentoses; and lignin (10 to 30 wt%), which is a polymer of complex structure and high molecular weight, composed of aromatic alcohols linked by ether bonds. These different molecules are responsible for the intrinsic properties of the plant wall and are organized in a complex tangle.
Among the three basic polymers that integrate lignocellulosic biomass, cellulose and hemicellulose are those that allow the production of 2G sweet juices.
Le plus souvent, l’hémicellulose est majoritairement décomposée en sucre durant le prétraitement, et la cellulose est convertie en sucre (glucose) par l’hydrolyse enzymatique. Toutefois, l’accès à la cellulose brute reste difficilement accessible aux enzymes, d’où la nécessité d’un prétraitement. Ce prétraitement permet de modifier les propriétés physico-chimiques de la biomasse lignocellulosique afin d’améliorer l'accessibilité de la cellulose aux enzymes et sa réactivité à l’hydrolyse enzymatique.Most often, the hemicellulose is mainly broken down into sugar during pretreatment, and the cellulose is converted into sugar (glucose) by enzymatic hydrolysis. However, access to crude fiber remains difficult for enzymes, hence the need for pretreatment. This pretreatment makes it possible to modify the physicochemical properties of the lignocellulosic biomass in order to improve the accessibility of cellulose to enzymes and its reactivity to enzymatic hydrolysis.
De nombreuses technologies intéressant l’invention pour réaliser ce prétraitement existent, qui seront ci-après regroupés sous le terme générique de « cuisson » : cuissons acides, cuissons alcalines, cuisson par auto-hydrolyse, explosion à la vapeur, procédés dits « organosolv pulping » selon le terme anglais connu (ou traitement avec organo-solvent en français). Ce dernier procédé concerne un prétraitement en présence d’un ou plusieurs solvants organiques et généralement d’eau. Le solvant peut être un alcool (éthanol), un acide type acide acétique, acide formique, ou encore l’acétone. Les procédés « organosolv pulping » conduisent à une solubilisation au moins partielle de la lignine, une solubilisation partielle des hémicelluloses. On a alors deux flux en sortie : le substrat prétraité avec cellulose, hémicellulose et lignine résiduels et la phase solvant qui contient la lignine solubilisée et une partie des hémicelluloses. Il y a généralement une étape de régénération du solvant qui permet d’extraire un flux de lignine. Certains traitements « organosolv pulping » (notamment avec de l’éthanol) sont couplés avec l’ajout d’un acide fort (du type H2SO4). On peut envisager également d’avoir une mise en contact de la biomasse avec le solvant via un réacteur d’imprégnation avant la phase de cuisson ou d’avoir une mise en contact de la biomasse avec le catalyseur acide avant d’effectuer une cuisson « organosolv pulping ».Numerous technologies of interest to the invention exist for carrying out this pretreatment, which will be grouped below under the generic term "cooking": acid cooking, alkaline cooking, cooking by auto-hydrolysis, steam explosion, processes known as "organosolv pulping". » according to the known English term (or treatment with organo-solvent in French). This last process concerns a pretreatment in the presence of one or more organic solvents and generally water. The solvent can be an alcohol (ethanol), an acid such as acetic acid, formic acid, or even acetone. “Organosolv pulping” processes lead to at least partial solubilization of lignin, partial solubilization of hemicelluloses. We then have two output streams: the substrate pretreated with cellulose, hemicellulose and residual lignin and the solvent phase which contains the solubilized lignin and part of the hemicelluloses. There is generally a solvent regeneration step which allows a stream of lignin to be extracted. Certain “organosolv pulping” treatments (notably with ethanol) are coupled with the addition of a strong acid (such as H 2 SO 4 ). We can also consider bringing the biomass into contact with the solvent via an impregnation reactor before the cooking phase or bringing the biomass into contact with the acid catalyst before carrying out cooking. organosolv pulping”.
Différentes configurations sont reportées par exemple dans le document «Production of bioethanol from lignocellulosic materials via the biochemical pathway: A review », M. Balat, Energy Conversion and Management 52 (2011) 858–875, ou encore dans le document « Bioethanol production from agricultural wastes : an overview », N. Sarkar, S. Kumar Ghosh, S. Bannerjee, K. Aikat, Renewable Energy 37 (2012) 19-27.Different configurations are reported for example in the document “Production of bioethanol from lignocellulosic materials via the biochemical pathway: A review”, M. Balat, Energy Conversion and Management 52 (2011) 858–875, or in the document “Bioethanol production from agricultural wastes: an overview”, N. Sarkar, S. Kumar Ghosh, S. Bannerjee, K. Aikat, Renewable Energy 37 (2012) 19-27.
Un des prétraitements le plus efficace est l’explosion à la vapeur, notamment en condition acide, qui permet une hydrolyse presque totale de l’hémicellulose et une amélioration importante de l’accessibilité et de la réactivité de la cellulose aux enzymes. Ce prétraitement peut être précédé d’autre(s) traitement(s).One of the most effective pretreatments is steam explosion, particularly in acidic conditions, which allows almost total hydrolysis of the hemicellulose and a significant improvement in the accessibility and reactivity of the cellulose to enzymes. This pretreatment may be preceded by other treatment(s).
Les brevets US-8057639 et US-8512512 proposent un procédé comprenant une première étape d’hydrolyse de l’hémicellulose en sucres C5 dans des conditions douces les préservant ainsi de leur dégradation. Cette étape est réalisée dans un premier réacteur sous une pression de 1,5 bar (0,15 MPa) ou plus, par injection de vapeur, à une température de 110°C ou plus, et éventuellement en présence d’acide faible. Après cette étape, un lavage est réalisé pour extraire et récupérer les jus de sucres issus de l’hémicellulose (généralement des sucres en C5 et de sucres en C6, dont la proportion relative dépend, notamment, de la nature de la biomasse) avant d’envoyer la biomasse restante, enrichie en cellulose et lignine, dans une seconde étape (second réacteur) où a lieu l’explosion à la vapeur. Ce second réacteur opère à une pression plus élevée que le premier réacteur avec une injection de vapeur à pression élevée qui provoque une détente brutale de la biomasse (explosion à la vapeur).Patents US-8057639 and US-8512512 propose a process comprising a first step of hydrolysis of hemicellulose into C5 sugars under mild conditions thus preserving them from degradation. This step is carried out in a first reactor under a pressure of 1.5 bar (0.15 MPa) or more, by steam injection, at a temperature of 110°C or more, and possibly in the presence of weak acid. After this step, a washing is carried out to extract and recover the sugar juices from the hemicellulose (generally C5 sugars and C6 sugars, the relative proportion of which depends, in particular, on the nature of the biomass) before send the remaining biomass, enriched in cellulose and lignin, to a second stage (second reactor) where the steam explosion takes place. This second reactor operates at a higher pressure than the first reactor with an injection of steam at high pressure which causes a sudden expansion of the biomass (steam explosion).
Dès lors qu’un traitement requiert une étape en pression (imprégnation, prétraitement du type cuisson ou autre), il est nécessaire de faire appel à des moyens d’introduction de biomasse solide compatibles avec ces étapes de pression. C’est par exemple le cas des vis de compression, dont un mode de réalisation est décrit dans le brevet US 4,599,138.As soon as a treatment requires a pressure step (impregnation, cooking type pretreatment or other), it is necessary to use means of introducing solid biomass compatible with these pressure steps. This is for example the case of compression screws, one embodiment of which is described in US patent 4,599,138.
Le brevet FR 3 075 203 décrit un procédé avec imprégnation de la biomasse avec une liqueur acide, puis cuisson et explosion à la vapeur de la biomasse imprégnée, avec un ajustement de l’acidité de la liqueur acide et un recyclage de celle-ci. Le brevet FR 3 075 201 décrit également un procédé de prétraitement de la biomasse par imprégnation acide puis explosion à la vapeur, avec en outre un lavage des moyens d’alimentation des réacteurs et recyclage des eaux de lavage dans le procédé.Patent FR 3 075 203 describes a process with impregnation of the biomass with an acidic liquor, then cooking and steam explosion of the impregnated biomass, with adjustment of the acidity of the acidic liquor and recycling thereof. Patent FR 3 075 201 also describes a process for pre-treating biomass by acid impregnation then steam explosion, with additional washing of the reactor feed means and recycling of the washing water in the process.
Ces différents types de procédé, partant de biomasse lignocellulosique, génèrent des résidus solides à base de lignine, notamment après hydrolyse enzymatique, et/ou après fermentation si on poursuit la conversion des sucres en alcool notamment.
Ces résidus solides qu’on appellera dans le présent texte « résidu solide non converti » ou encore « gâteau de lignine » sont riches en lignine, qui ne réagit pas ou peu à l’action des enzymes utilisées pour l’hydrolyse de la biomasse et qui sont en général des cellulases et des hémicellulases. Ces résidus ligneux peuvent être utilisés, notamment en tant que combustible, ou être intégrés comme charge dans des produits à base de résine ou de bitume par exemple.
Cependant, ces résidus non convertis ne sont pas constitués (outre une certaine quantité d’eau) que de lignine : ils peuvent également contenir de l’hémicellulose et/ou de la cellulose qui n’ont pas réagi à l’hydrolyse. Et écarter ces résidus du procédé de conversion de biomasse, c’est perdre ces fractions de sucres polymériques non réagis, ce qui impacte le rendement de conversion de la biomasse en sucre (ou en alcool).These different types of processes, starting from lignocellulosic biomass, generate solid residues based on lignin, in particular after enzymatic hydrolysis, and/or after fermentation if we continue the conversion of sugars into alcohol in particular.
These solid residues, which we will call in this text “unconverted solid residue” or even “lignin cake”, are rich in lignin, which reacts little or nothing to the action of enzymes used for the hydrolysis of biomass and which are generally cellulases and hemicellulases. These woody residues can be used, in particular as fuel, or be integrated as a filler in products based on resin or bitumen, for example.
However, these unconverted residues do not consist (besides a certain quantity of water) only of lignin: they can also contain hemicellulose and/or cellulose which have not reacted to hydrolysis. And removing these residues from the biomass conversion process means losing these unreacted polymeric sugar fractions, which impacts the conversion efficiency of the biomass into sugar (or alcohol).
Il a déjà été proposé de réutiliser ces types de résidus solides dans le procédé de traitement de la biomasse : le brevet EP 2 516 661 propose un procédé de traitement de biomasse avec un prétraitement de la biomasse en milieu alcalin, une hydrolyse enzymatique, une fermentation de l’hydrolysat obtenu pour obtenir un moût de fermentation contenant un alcool, une séparation/purification de l’alcool, et une séparation d’un gâteau de résidu. Ce gâteau de résidu est envoyé dans un réacteur distinct de régénération de cellulose où le gâteau est mélangé à une solution alcaline et chauffé avant d’être recyclé en aval du prétraitement. Cette solution est intéressante, car elle choisit de récupérer la cellulose restante contenu dans ce gâteau ligneux, pour la réintégrer au procédé, afin d’augmenter le rendement global de conversion de la biomasse. En revanche, elle impose un traitement séparé de ce gâteau, avec un réacteur additionnel qui lui est dédié et qui va opérer une cuisson alcaline du gâteau avant de le recycler, ce qui augmente les coûts d’installation et de fonctionnement du procédé dans son ensemble, et ce qui augmente la complexité de sa mise en œuvre.It has already been proposed to reuse these types of solid residues in the biomass treatment process: patent EP 2 516 661 proposes a biomass treatment process with pretreatment of the biomass in an alkaline medium, enzymatic hydrolysis, fermentation of the hydrolyzate obtained to obtain a fermentation mash containing an alcohol, separation/purification of the alcohol, and separation of a residue cake. This residue cake is sent to a separate cellulose regeneration reactor where the cake is mixed with an alkaline solution and heated before being recycled downstream of the pretreatment. This solution is interesting, because it chooses to recover the remaining cellulose contained in this woody cake, to reintegrate it into the process, in order to increase the overall biomass conversion yield. On the other hand, it requires separate treatment of this cake, with an additional reactor dedicated to it and which will carry out an alkaline cooking of the cake before recycling it, which increases the installation and operating costs of the process as a whole. , and which increases the complexity of its implementation.
Une autre solution a été proposée dans le brevet EP 2 430 171, assez proche de la précédente, mais prévoyant une cuisson non pas alcaline mais acide du résidu ligneux, avec les mêmes inconvénients.Another solution was proposed in patent EP 2 430 171, quite close to the previous one, but providing for not alkaline but acidic cooking of the woody residue, with the same disadvantages.
L’invention a alors pour but de remédier à ces inconvénients. L’invention a pour but d’améliorer le traitement de biomasse lignocellulosique. Elle a plus particulièrement pour but d’augmenter les rendements de conversion de biomasse, notamment de façon plus performante que dans les solutions antérieures.The invention then aims to remedy these drawbacks. The aim of the invention is to improve the treatment of lignocellulosic biomass. Its particular aim is to increase biomass conversion yields, in particular in a more efficient manner than in previous solutions.
L’invention a tout d’abord pour objet un procédé de traitement d’une biomasse lignocellulosique, ledit procédé comprenant
- a) une étape d’imprégnation de la biomasse par une liqueur, notamment acide, pour obtenir une biomasse imprégnée
- b) une étape de cuisson de la biomasse imprégnée, éventuellement accompagnée d’une explosion à la vapeur, pour obtenir une biomasse prétraitée
- c) une étape d’hydrolyse enzymatique de la biomasse prétraitée, pour obtenir une biomasse hydrolysée sous forme de sucre(s)
ledit procédé comprend également
- d) une étape de séparation solide/liquide de la biomasse hydrolysée sous forme de sucre(s) ou de la biomasse hydrolysée sous forme de sucre(s) puis traitée dans une ou plusieurs autres étapes postérieures à l’étape c) d’hydrolyse enzymatique, afin d’obtenir un jus séparé et un résidu solide non converti,
- e) une étape de recyclage d’au moins une partie dudit résidu solide non converti à l’étape a) d’imprégnation et/ou à l’étape b) de cuisson.The invention firstly relates to a process for treating a lignocellulosic biomass, said process comprising
- a) a step of impregnating the biomass with a liquor, in particular acidic, to obtain an impregnated biomass
- b) a step of cooking the impregnated biomass, possibly accompanied by a steam explosion, to obtain a pretreated biomass
- c) a step of enzymatic hydrolysis of the pretreated biomass, to obtain a hydrolyzed biomass in the form of sugar(s)
said method also includes
- d) a step of solid/liquid separation of the biomass hydrolyzed in the form of sugar(s) or of the biomass hydrolyzed in the form of sugar(s) then treated in one or more other steps subsequent to step c) of enzymatic hydrolysis, in order to obtain a separated juice and an unconverted solid residue,
- e) a step of recycling at least part of said solid residue not converted to step a) of impregnation and/or to step b) of cooking.
Au sens de la présente invention, on comprend par résidu « solide » non converti, un résidu qui comprend au moins 20% poids de solide, notamment au moins 30 ou 35 % poids de solide. La teneur en solide peut être mesurée par son taux de Matière Sèche (acronyme "MS"), qui est mesuré selon la norme ASTM E1756 - 08(2015) « Standard Test Method for Determination of Total Solids in Biomass”. La MS du résidu « solide » non converti selon l’invention est de préférence d’au moins 20, 30 ou 35%.For the purposes of the present invention, unconverted “solid” residue means a residue which comprises at least 20% by weight of solid, in particular at least 30 or 35% by weight of solid. The solid content can be measured by its Dry Matter content (acronym “MS”), which is measured according to standard ASTM E1756 - 08 (2015) “Standard Test Method for Determination of Total Solids in Biomass”. The MS of the unconverted “solid” residue according to the invention is preferably at least 20, 30 or 35%.
La liqueur d’imprégnation peut comprendre un composé chimique comme un acide, une base ou un agent oxydant ou par une liqueur à base d’eau, avec autohydrolyse de la biomasse libérant naturellement un acide, notamment de l’acide acétique.The impregnation liquor may comprise a chemical compound such as an acid, a base or an oxidizing agent or by a water-based liquor, with autohydrolysis of the biomass naturally releasing an acid, in particular acetic acid.
L’invention choisit donc de recycler le résidu solide non converti qui est obtenu par séparation solide liquide, soit après hydrolyse enzymatique (séparation sur jus sucré), soit après fermentation (séparation sur jus alcoolique), en le réintroduisant dans l’étape d’imprégnation ou dans l’étape de cuisson constituant le prétraitement de la biomasse avant son hydrolyse enzymatique.
Ce qui est spécifique de la présente invention, c’est que le résidu solide non converti peut être réintroduit directement dans une étape du prétraitement, sans opération spécifique de type imprégnation dédiée/cuisson dédiée à ce résidu : ainsi on obtient une augmentation de rendement (en sucre ou en alcool) qui n’est pas négligeable, sans avoir à investir dans des équipements supplémentaires énergivores du type réacteur de cuisson.The invention therefore chooses to recycle the unconverted solid residue which is obtained by solid-liquid separation, either after enzymatic hydrolysis (separation on sweet juice), or after fermentation (separation on alcoholic juice), by reintroducing it into the step of impregnation or in the cooking step constituting the pretreatment of the biomass before its enzymatic hydrolysis.
What is specific to the present invention is that the unconverted solid residue can be reintroduced directly into a pretreatment step, without a specific operation of the dedicated impregnation/cooking type dedicated to this residue: thus an increase in yield is obtained ( in sugar or alcohol) which is not negligible, without having to invest in additional energy-consuming equipment such as a cooking reactor.
Il s’est ainsi avéré, de façon surprenante, que réintroduire ce résidu dans le dispositif d’imprégnation ou de cuisson, avec la biomasse en cours de traitement, permettait
- d’extraire de ce résidu une partie au moins de la cellulose et/ou hémicellulose qui y étaient retenus, la réaction d’hydrolyse enzymatique ne permettant pas la conversion totale de ces composés,
- et de les convertir au moins en partie en leur faisant suivre à nouveau le cheminement de la biomasse « fraîche » dans ses étapes de prétraitement puis d’hydrolyse enzymatique, ce qui, de fait, augmente en final la production en sucres (ou en alcool) du procédé.
Ce qui est également surprenant, c’est que l’ajout de ce résidu au reste de la biomasse en cours de traitement n’a de fait pas soulevé de problèmes dans le fonctionnement des outils de prétraitement : que ce résidu soit ajouté à la biomasse dans l’étape d’imprégnation ou dans l’étape de cuisson, il n’a pas compliqué la bonne marche des dispositifs utilisés, alors qu’on aurait pu craindre que l’ajout de ce résidu de texture bien différente de celle de la biomasse entrainerait des problèmes d’encrassement des dispositifs, des problèmes d’entrainement du résidu d’un dispositif à un autre ou au sein d’un dispositif etc… Il n’en a rien été.It thus turned out, surprisingly, that reintroducing this residue into the impregnation or cooking device, with the biomass during treatment, allowed
- to extract from this residue at least part of the cellulose and/or hemicellulose which were retained there, the enzymatic hydrolysis reaction not allowing the total conversion of these compounds,
- and to convert them at least in part by making them follow the path of the “fresh” biomass again in its stages of pretreatment then enzymatic hydrolysis, which, in fact, ultimately increases the production of sugars (or alcohol) of the process.
What is also surprising is that the addition of this residue to the rest of the biomass during treatment did not in fact raise any problems in the operation of the pretreatment tools: this residue is added to the biomass in the impregnation step or in the cooking step, it did not complicate the proper functioning of the devices used, whereas one could have feared that the addition of this residue with a texture very different from that of the Biomass would cause problems with clogging of the devices, problems with the residue being carried from one device to another or within a device, etc. This was not the case.
Un autre effet très avantageux de l’invention est que le résidu non converti ultime obtenu en fin de production se trouve appauvri en cellulose/hémicellulose et enrichi en lignine par rapport à un résidu n’ayant pas subi le recyclage selon l’invention : ce résidu ultime présente ainsi un pouvoir calorifique supérieur, le rendant plus performant en tant que combustible pour générer de la chaleur via une étape de combustion de ce résidu ultime. La chaleur produite peut être utilisée dans le procédé dans une ou plusieurs étapes nécessitant de chauffer un fluide (liqueur d’imprégnation), un réacteur (cuisson lors du prétraitement) ou rebouilleur d’une colonne de distillation (pour purifier un alcool obtenu par fermentation …).Another very advantageous effect of the invention is that the ultimate unconverted residue obtained at the end of production is depleted in cellulose/hemicellulose and enriched in lignin compared to a residue which has not undergone recycling according to the invention: this ultimate residue thus has a higher calorific value, making it more efficient as a fuel for generating heat via a stage of combustion of this ultimate residue. The heat produced can be used in the process in one or more stages requiring heating a fluid (impregnation liquor), a reactor (cooking during pretreatment) or reboiler of a distillation column (to purify an alcohol obtained by fermentation …).
Selon un mode de réalisation, le procédé selon l’invention vise la production de jus sucré seulement, l’étape d) de séparation étant opérée sur le jus sucré en sortie de l’hydrolyse enzymatique.According to one embodiment, the process according to the invention aims at the production of sweet juice only, the separation step d) being carried out on the sweet juice leaving the enzymatic hydrolysis.
Selon un autre mode de réalisation, le procédé vise à transformer tout ou partie du jus sucré obtenu par hydrolyse enzymatique. Il peut alors comprendre également :
- une étape f) de fermentation de la biomasse hydrolysée sous forme de sucre(s), afin d’obtenir une biomasse fermentée comprenant au moins un alcool, l’étape d) de séparation solide/liquide étant opérée sur ladite biomasse fermentée.According to another embodiment, the process aims to transform all or part of the sweet juice obtained by enzymatic hydrolysis. It can then also include:
- a step f) of fermentation of the hydrolyzed biomass in the form of sugar(s), in order to obtain a fermented biomass comprising at least one alcohol, step d) of solid/liquid separation being carried out on said fermented biomass.
Dans ce dernier mode, on peut, selon l’invention, opérer le recyclage à la fois du résidu non converti à l’issue de l’hydrolyse enzymatique et à l’issue de la fermentation :In this last mode, it is possible, according to the invention, to recycle both the unconverted residue at the end of the enzymatic hydrolysis and at the end of the fermentation:
Les étapes d’hydrolyse enzymatique c) et de fermentation f) peuvent être réalisées simultanément sur la biomasse prétraitée, on parle alors de SSF pour l’acronyme du terme anglo-saxon « Simultaneous Saccharification and Fermentation » ou SSCF pour l’acronyme du terme anglo-saxon « Simultaneous Saccharification and Co Fermentation ». Elles peuvent aussi être réalisées l’une après l’autre, dans des réacteurs distincts notamment.The enzymatic hydrolysis c) and fermentation f) steps can be carried out simultaneously on the pretreated biomass, we then speak of SSF for the acronym of the Anglo-Saxon term “Simultaneous Saccharification and Fermentation” or SSCF for the acronym of the term Anglo-Saxon “Simultaneous Saccharification and Co Fermentation”. They can also be carried out one after the other, in particular in separate reactors.
Le procédé selon l’invention peut comprendre également :
- une étape g) de séparation ou de purification, notamment de distillation, de la biomasse fermentée, l’étape d) de séparation solide/liquide étant opérée avant ou après ladite étape g) de séparation ou de purification.
Opérer la séparation d) avant l’étape g) , quand l’étape g) est une distillation, est avantageux, car on évite ainsi d’introduire une phase liquide contenant ce résidu, susceptible d’encrasser la colonne ou tout au moins d’en gêner le fonctionnement.
Mais il peut aussi s’avérer intéressant d’opérer la séparation d) selon l’invention après la séparation/purification de la biomasse fermentée, car le résidu solide peut contenir une fraction d’alcool, et le faire passer dans l’étape de séparation/purification peut permettre d’extraire au moins une partie de cette fraction d’alcool piégée dans le résidu solide.The method according to the invention may also include:
- a step g) of separation or purification, in particular distillation, of the fermented biomass, step d) of solid/liquid separation being carried out before or after said step g) of separation or purification.
Carrying out separation d) before step g), when step g) is a distillation, is advantageous, because this avoids introducing a liquid phase containing this residue, likely to clog the column or at least to interfere with its operation.
But it may also prove interesting to carry out the separation d) according to the invention after the separation/purification of the fermented biomass, because the solid residue can contain a fraction of alcohol, and pass it into the stage of separation/purification can make it possible to extract at least part of this alcohol fraction trapped in the solid residue.
Comme évoqué plus haut, le procédé selon l’invention peut aussi comprendre :
- une étape h) de combustion du résidu solide non converti ultime obtenu à la fin du traitement de la biomasse, dont la chaleur produite est utilisée dans une étape dudit procédé nécessitant un chauffage, notamment le chauffage d’un fluide, notamment dans l’étape d) de cuisson ou une étape g) de séparation par distillation.
Le résidu ultime obtenu avec l’invention présente un pouvoir calorifique amélioré, du fait d’une moindre teneur en cellulose/hémicellulose, qui sont des sucres polymériques à pouvoir calorifique faible, contrairement à la lignine.As mentioned above, the method according to the invention can also include:
- a step h) of combustion of the ultimate unconverted solid residue obtained at the end of the treatment of the biomass, the heat produced from which is used in a step of said process requiring heating, in particular the heating of a fluid, in particular in the step d) of cooking or a step g) of separation by distillation.
The ultimate residue obtained with the invention has an improved calorific value, due to a lower content of cellulose/hemicellulose, which are polymeric sugars with a low calorific value, unlike lignin.
Optionnellement, l’étape h) de combustion peut être précédée d’une étape i) de séchage du résidu, notamment pour que le résidu atteigne une teneur en eau inférieure à un seuil donné, par exemple inférieure ou égale à 40% poids, notamment inférieure ou égale à 30% poids.Optionally, step h) of combustion can be preceded by a step i) of drying the residue, in particular so that the residue reaches a water content lower than a given threshold, for example less than or equal to 40% by weight, in particular less than or equal to 30% by weight.
On peut réaliser l’étape d) de séparation solide/liquide par filtration, notamment à l’aide d’un dispositif de pressage ou d’égouttage, tel un filtre-presse ou un filtre sous vide, un filtre à bande, une presse à bande ou un dispositif de centrifugation, de décantation, d’essoreur ou la combinaison de différents dispositifs.Step d) of solid/liquid separation can be carried out by filtration, in particular using a pressing or draining device, such as a filter press or a vacuum filter, a belt filter, a press. belt or a centrifugation device, decanter, spinner or a combination of different devices.
Avantageusement, on peut réaliser l’étape a) d’imprégnation de la biomasse par une liqueur et l’étape b) de cuisson de la biomasse imprégnée par des réacteurs munis chacun d’au moins un dispositif d’alimentation en biomasse, et on réalise alors l’étape e) de recyclage du résidu solide non converti en introduisant ledit résidu avec la biomasse en cours de traitement dans ledit ou lesdits dispositifs d’alimentation.Advantageously, it is possible to carry out step a) of impregnating the biomass with a liquor and step b) of cooking the impregnated biomass by reactors each provided with at least one biomass supply device, and we then carries out step e) of recycling the unconverted solid residue by introducing said residue with the biomass being treated into said feed device(s).
Un des dispositifs d’alimentation au moins peut ainsi être une vis d’alimentation, notamment au moins en partie conique, comprenant un carénage muni d’une cage munie d’ouvertures qui permettent l’extraction du résidu solide-liquide de la biomasse et éventuellement la circulation d’un fluide de lavage. Cette vis de compression (appelée aussi « plug screw » selon la terminologie anglo-saxonne), de façon connue, vient créer un bouchon hermétique de biomasse dans la portion aval de la vis, ce qui crée une compression sur la biomasse se traduisant par une différence de pression entre l’entrée de la biomasse et la sortie de la biomasse de la vis. Mais tout autre dispositif connu peut être utilisé. Pour l’étape d’imprégnation, on peut utiliser un réacteur fonctionnant en continu ou par batch, ou d’autres moyens qu’un réacteur dédié, notamment un tapis convoyeur qu’on vient arroser de liqueur etc. …At least one of the feed devices can thus be a feed screw, in particular at least partly conical, comprising a fairing provided with a cage provided with openings which allow the extraction of the solid-liquid residue from the biomass and possibly the circulation of a washing fluid. This compression screw (also called "plug screw" according to Anglo-Saxon terminology), in a known manner, creates a hermetic plug of biomass in the downstream portion of the screw, which creates compression on the biomass resulting in a pressure difference between the biomass inlet and the biomass outlet of the screw. But any other known device can be used. For the impregnation stage, we can use a reactor operating continuously or in batches, or other means than a dedicated reactor, in particular a conveyor belt which is sprayed with liquor, etc. …
Le résidu solide non converti obtenu à l’étape d) de séparation solide/liquide contient, outre de l’eau, un composé majoritaire sous forme de lignine, et des composés minoritaires parmi la cellulose et/ou de l’hémicellulose et éventuellement un ou des alcools du type éthanol quand la séparation solide/liquide d) est opérée après une étape f) de fermentation.The unconverted solid residue obtained in step d) of solid/liquid separation contains, in addition to water, a majority compound in the form of lignin, and minority compounds among cellulose and/or hemicellulose and optionally a or alcohols of the ethanol type when the solid/liquid separation d) is carried out after a fermentation step f).
Le résidu solide non converti obtenu à l’étape d) de séparation solide/liquide peut contenir, à titre d’exemple, entre 40 et 70% poids d’eau, notamment entre 50 et 60% poids d’eau, entre 2 et 35% MS de cellulose, notamment entre 5 et 20% MS de cellulose, et entre 0 et 15% MS d’hémicellulose, notamment entre 1 et 10% MS d’hémicellulose. Il peut comprendre aussi d’autres composés minoritaires, comme des cendres.
Les différentes teneurs en lignine, cellulose et hémicellulose peuvent en effet varier, notamment selon le type de biomasse utilisé et selon sa réactivité lors de l’hydrolyse enzymatique notamment.The unconverted solid residue obtained in step d) of solid/liquid separation may contain, for example, between 40 and 70% by weight of water, in particular between 50 and 60% by weight of water, between 2 and 35% MS of cellulose, in particular between 5 and 20% MS of cellulose, and between 0 and 15% MS of hemicellulose, in particular between 1 and 10% MS of hemicellulose. It may also include other minority compounds, such as ashes.
The different contents of lignin, cellulose and hemicellulose can in fact vary, in particular depending on the type of biomass used and according to its reactivity during enzymatic hydrolysis in particular.
L’étape e) de recyclage du résidu solide non converti fait diminuer dans le résidu solide ultime obtenu à la fin du traitement de la biomasse sa teneur en au moins un de ses composés minoritaires cellulose et hémicellulose, et fait augmenter son pouvoir calorifique, ce qui est profitable à la fois pour le rendement de conversion de la biomasse et pour l’intégration thermique du procédé.Step e) of recycling the unconverted solid residue reduces its content of at least one of its minority compounds cellulose and hemicellulose in the ultimate solid residue obtained at the end of the treatment of the biomass, and increases its calorific value, this which is profitable both for the biomass conversion efficiency and for the thermal integration of the process.
La composition en base sèche du résidu solide ultime obtenu à la fin du traitement de la biomasse comprend généralement majoritairement de la lignine, et moins de 20%MS de cellulose et moins de 8%MS d’hémicellulose.The dry base composition of the ultimate solid residue obtained at the end of biomass treatment generally comprises mainly lignin, and less than 20% MS of cellulose and less than 8% MS of hemicellulose.
Le procédé de traitement visé par l’invention peut convertir la biomasse lignocellulosique en jus sucré, notamment des jus en C5 et en C6, après hydrolyse enzymatique, ou en alcool(s), notamment en éthanol, après fermentation dudit jus sucré.The treatment process covered by the invention can convert lignocellulosic biomass into sweet juice, in particular C5 and C6 juices, after enzymatic hydrolysis, or into alcohol(s), in particular ethanol, after fermentation of said sweet juice.
L’invention a également pour objet toute installation mettant en œuvre le procédé décrit plus haut.The invention also relates to any installation implementing the process described above.
L’invention a également pour objet une installation, notamment de mise en œuvre du procédé décrit plus haut et qui comprend :
- a) un dispositif d’imprégnation, notamment un réacteur d’imprégnation, de la biomasse par une liqueur, notamment acide, pour obtenir une biomasse imprégnée
- b) un réacteur de cuisson de la biomasse imprégnée, éventuellement accompagnée d’une explosion à la vapeur, pour obtenir une biomasse prétraitée
- c) un réacteur d’hydrolyse enzymatique de la biomasse prétraitée, pour obtenir une biomasse hydrolysée
ladite installation comprenant également
- d) un dispositif de séparation solide/liquide de la biomasse hydrolysée ou de la biomasse hydrolysée puis traitée dans un ou plusieurs autres réacteurs ou dispositifs disposés en aval du réacteur c) d’hydrolyse enzymatique, afin d’obtenir un résidu solide non converti,
- e) des moyens de recyclage d’au moins une partie dudit résidu solide non converti dans le réacteur a) d’imprégnation et/ou dans le réacteur b) de cuisson.The invention also relates to an installation, in particular for implementing the method described above and which comprises:
- a) an impregnation device, in particular an impregnation reactor, of the biomass with a liquor, in particular acid, to obtain an impregnated biomass
- b) a reactor for cooking the impregnated biomass, possibly accompanied by a steam explosion, to obtain a pretreated biomass
- c) an enzymatic hydrolysis reactor of the pretreated biomass, to obtain a hydrolyzed biomass
said installation also comprising
- d) a solid/liquid separation device for the hydrolyzed biomass or the hydrolyzed biomass then treated in one or more other reactors or devices arranged downstream of the enzymatic hydrolysis reactor c) in order to obtain an unconverted solid residue ,
- e) means for recycling at least part of said unconverted solid residue in the impregnation reactor a) and/or in the cooking reactor b).
Les moyens de recyclage du résidu solide non converti sont conventionnels, et peuvent comprendre tout système d’acheminement approprié (par exemple par convoyeur, vis, trémie ou tapis).The means of recycling the unconverted solid residue are conventional, and may include any appropriate conveying system (for example by conveyor, screw, hopper or belt).
L’installation selon l’invention comprend avantageusement des réacteurs a) d’imprégnation et b) de cuisson, qui sont munis de dispositifs d’alimentation, et les moyens de recyclage comprennent des moyens de connexion fluidique entre le dispositif de séparation solide/liquide et au moins un desdits dispositifs d’alimentation pour acheminer le résidu solide non converti depuis le dispositif de séparation vers le ou au moins un des dispositifs d’alimentation. L’introduction du résidu solide non converti et celle de la biomasse en cours de traitement dans le dispositif d’alimentation (ou directement dans le réacteur concerné) peuvent se faire de manière conjointe ou par des points d’introduction différents, ou pas de façon simultanée.The installation according to the invention advantageously comprises reactors a) for impregnation and b) for cooking, which are provided with supply devices, and the recycling means comprise means of fluidic connection between the solid/liquid separation device and at least one of said feed devices for conveying the unconverted solid residue from the separation device to the or at least one of the feed devices. The introduction of the unconverted solid residue and that of the biomass being treated into the feed device (or directly into the reactor concerned) can be done jointly or through different introduction points, or not in a manner simultaneous.
L’invention a également pour objet l’utilisation du procédé ou de l’installation décrits plus haut pour le traitement de biomasses lignocellulosiques, du type bois, paille, résidus agricoles, résidus papetiers, et toutes cultures énergétiques dédiées, notamment des plantes annuelles ou pluriannuelles telles que le miscanthus, en vue de produire des sucres, des biocarburants de type alcool ou des molécules biosourcées.The invention also relates to the use of the process or installation described above for the treatment of lignocellulosic biomasses, such as wood, straw, agricultural residues, paper residues, and all dedicated energy crops, in particular annual plants or multi-annual crops such as miscanthus, with a view to producing sugars, alcohol-type biofuels or bio-sourced molecules.
L’invention sera ci-après décrite en détails, à l’aide des figures et d’exemples non limitatifs.The invention will be described below in detail, using figures and non-limiting examples.
Liste des figures
La
La
La
La
A noter que les mêmes références concernent le même flux, le même dispositif, d’une figure à l’autre.
La description des références est présentée ci-dessous :
1 : Entrée d’eau dans la cuve de préparation de la liqueur
2 : Entrée d’acide dans la cuve de préparation de la liqueur
3 : Outil (cuve) de préparation de la liqueur
4 : Liqueur acide vers outil (réacteur) d’imprégnation
5 : Biomasse broyée
6 : Dispositif d’alimentation de l’outil d’imprégnation
7 : Eau de lavage de la plug-screw feeder de l’outil d’imprégnation
8 : Sortie liquide de lavage de la « plug screw feeder » 6 de l’outil d’imprégnation
9 : Outil (réacteur) d’imprégnation
10 : Biomasse imprégnée et égouttée
11 : Dispositif d’alimentation de l’outil de prétraitement
12 : Eau de lavage de la « plug screw feeder » de l’outil de prétraitement
13 : Pressât de la « plug screw feeder » de l’outil de prétraitement
14 : Outil de cuisson (réacteur d’explosion) de prétraitement
15 : Injection de vapeur pour le prétraitement
16 : Biomasse prétraitée et vapeur
17 : Outil (cyclone) de séparation vapeur et biomasse prétraitée
18 : Vapeur
19 : Biomasse prétraitée
20 : Réacteur d’hydrolyse enzymatique
21 : Hydrolysat contenant des sucres
22 : Réacteur Fermentation alcoolique (éthanolique)
23 : Vin de fermentation contenant de l’éthanol (alcool)
24 : Dispositif de récupération de l’éthanol, par exemple une colonne(s) de distillation
25 : Alcool concentré
27 : Séparation solide (lignine) / liquide, par exemple un filtre-presse
28 : Résidu liquide (vinasses)
29 : Résidu solide non converti (gâteau de lignine)
30 : Vin de fermentation clarifié (sans solide)
31 : Hydrolysat clarifié (sans solide) List of Figures
There
There
There
There
Note that the same references concern the same flow, the same device, from one figure to another.
The description of the references is presented below:
1: Water entering the liquor preparation tank
2: Entry of acid into the liquor preparation tank
3: Tool (tank) for preparing the liquor
4: Acid liquor towards impregnation tool (reactor)
5: Crushed biomass
6: Impregnation tool supply device
7: Washing water from the plug-screw feeder of the impregnation tool
8: Washing liquid outlet from the “plug screw feeder” 6 of the impregnation tool
9: Impregnation tool (reactor)
10: Impregnated and drained biomass
11: Feeding device for the pretreatment tool
12: Washing water from the “plug screw feeder” of the pretreatment tool
13: Pressing the “plug screw feeder” of the pretreatment tool
14: Pretreatment cooking tool (explosion reactor)
15: Steam injection for pretreatment
16: Pretreated biomass and steam
17: Tool (cyclone) for separating steam and pretreated biomass
18: Steam
19: Pretreated biomass
20: Enzymatic hydrolysis reactor
21: Hydrolyzate containing sugars
22: Alcoholic (ethanolic) fermentation reactor
23: Fermentation wine containing ethanol (alcohol)
24: Device for recovering ethanol, for example a distillation column(s)
25: Concentrated alcohol
27: Solid (lignin)/liquid separation, for example a filter press
28: Liquid residue (vinasses)
29: Unconverted solid residue (lignin cake)
30: Clarified fermentation wine (without solids)
31: Clarified hydrolyzate (without solid)
L’invention propose de recycler le résidu solide non converti du procédé de conversion de la biomasse lignocellulosique en sucres ou alcools. Ce résidu est composé majoritairement de lignine, composé non converti durant le procédé. Ce résidu est en général séparé pour être brûlé dans les bioraffineries conventionnelles, la lignine peut également être utilisée comme composé d’intérêt pour des produits de spécialité (résines, bitume etc.). L’invention propose de recycler ce composé en amont dans le procédé, car la lignine extraite n’est pas pure : elle contient une fraction de sucres polymères (cellulose et/ou hémicellulose) non convertie. Le recyclage de ces polymères de sucres permet alors d’augmenter le rendement du procédé.The invention proposes to recycle the unconverted solid residue from the process of converting lignocellulosic biomass into sugars or alcohols. This residue is mainly composed of lignin, a compound not converted during the process. This residue is generally separated to be burned in conventional biorefineries; lignin can also be used as a compound of interest for specialty products (resins, bitumen, etc.). The invention proposes to recycle this compound upstream in the process, because the extracted lignin is not pure: it contains a fraction of unconverted polymer sugars (cellulose and/or hemicellulose). Recycling these sugar polymers then makes it possible to increase the yield of the process.
L’invention porte sur le recyclage d’au moins une partie d’un résidu solide, dénommé « gâteau de lignine » ou « résidu solide non converti » dans le présent texte. Ce solide est avantageusement recyclé dans l’étape de prétraitement en conditions normales (par exemple acide) de la biomasse lignocellulosique, pour augmenter sa réactivité dans l’étape avale d’hydrolyse enzymatique.
Son recyclage direct dans une étape comme l’hydrolyse enzymatique ou la SSCF est moins pertinent techniquement, car l’accès des enzymes à la cellulose ne sera pas amélioré, ou pas suffisamment pour que le rendement de conversion de la biomasse soit significativement amélioré et/ou que le résidu ultime ait un pouvoir calorifique qui soit significativement amélioré par rapport à une absence de recyclage, ou à tout le moins de façon bien moindre qu’avec l’invention.The invention relates to the recycling of at least part of a solid residue, referred to as "lignin cake" or "unconverted solid residue" in the present text. This solid is advantageously recycled in the pretreatment step under normal conditions (for example acidic) of the lignocellulosic biomass, to increase its reactivity in the downstream enzymatic hydrolysis step.
Its direct recycling in a step such as enzymatic hydrolysis or SSCF is less technically relevant, because the access of enzymes to the cellulose will not be improved, or not sufficiently so that the biomass conversion yield is significantly improved and/or or that the ultimate residue has a calorific value which is significantly improved compared to a lack of recycling, or at the very least much less than with the invention.
La lignine est l’un des composés majoritaires de la biomasse lignocellulosique (jusqu’à 30% MS). Dans un procédé de conversion de la biomasse lignocellulosique valorisant les sucres (cellulose et hémicellulose), le gâteau de lignine est un co-produit du procédé qui est composé d’eau (l’eau peut représenter 50% à 60%pds du gâteau) et de solides provenant de la biomasse et non convertis durant le procédé, à savoir principalement de la lignine mais aussi de la cellulose et de l’hémicellulose.
Lignin is one of the major compounds in lignocellulosic biomass (up to 30% DM). In a lignocellulosic biomass conversion process recovering sugars (cellulose and hemicellulose), the lignin cake is a co-product of the process which is composed of water (water can represent 50% to 60% by weight of the cake) and solids originating from biomass and not converted during the process, namely mainly lignin but also cellulose and hemicellulose.
Ainsi, la table 1 ci-dessous indique le débit entrant dans le procédé et la composition d’un exemple type de biomasse (paille de blé) à traiter et d’un gâteau de lignine obtenu après séparation en fin de ligne de production d’alcool :
Thus, table 1 below indicates the flow rate entering the process and the composition of a typical example of biomass (wheat straw) to be treated and of a lignin cake obtained after separation at the end of the production line. alcohol :
Et la table 2 ci-dessous indique, pour la même biomasse et le même gâteau de lignine, leurs débits et composition des composés solides, exprimée ici en teneur en matière sèches MS :
On voit de ces tableaux que deux polymères de sucres non convertis (la cellulose et l’hémicellulose) sont présents dans le gâteau de lignine, pour un total de 11%pds (ou 28% MS). L’invention recycle au moins une partie du gâteau de lignine (solide non converti) pour convertir ces polymères et ainsi augmenter le rendement du procédé, puisque 11% des sucres polymères de la biomasse se retrouvent dans le solide non converti, sans ajouter d’étape de traitement dédiée à ce gâteau de lignine.We see from these tables that two unconverted sugar polymers (cellulose and hemicellulose) are present in the lignin cake, for a total of 11% wt (or 28% DM). The invention recycles at least part of the lignin cake (unconverted solid) to convert these polymers and thus increase the yield of the process, since 11% of the polymer sugars of the biomass are found in the unconverted solid, without adding any processing step dedicated to this lignin cake.
De plus, le pouvoir calorifique du gâteau de lignine (mesuré par la valeur du Pouvoir Calorifique Supérieur PCS du résidu solide non converti) augmente si on convertit les polymères de sucres qu’il contient. En effet, les polymères de sucres contiennent des molécules d’oxygène qui diminuent le PCS moyen du solide.In addition, the calorific value of the lignin cake (measured by the High Calorific Value GCV of the unconverted solid residue) increases if the sugar polymers it contains are converted. Indeed, sugar polymers contain oxygen molecules which reduce the average PCS of the solid.
On rappelle brièvement ci-dessous des exemples de conditions opératoires des étapes clés du traitement de la biomasse :Below we briefly recall examples of operating conditions for key stages of biomass processing:
Le procédé
Ci-dessous un descriptif plus détaillé des différentes étapes-clés d’un procédé de conversion de biomasse utilisant une telle installation et auquel peut avantageusement s’appliquer l’invention : (c’est un exemple auquel ne se limite pas l’invention).The process
Below is a more detailed description of the different key stages of a biomass conversion process using such an installation and to which the invention can advantageously be applied: (this is an example to which the invention is not limited) .
Etape de conditionnement de la biomasse lignocellulosique
Le procédé de traitement comporte dans sa première étape, une étape de conditionnement de la biomasse lignocellulosique avec au moins un broyage de façon à obtenir des particules de biomasse ayant une taille d’au plus 300mm. Il est bien entendu possible de procéder à plusieurs étapes de broyage successives afin d'atteindre la taille de particule visée. De façon générale, la biomasse broyée présente une taille de particule (la plus grande taille) d’au plus 300 mm, le plus souvent d’au moins 1 mm, et souvent comprise entre 2 et 200 mm. Toute méthode connue de l'homme du métier peut être mise en œuvre pour réaliser cette étape. Le plus souvent, le broyage des pailles se fait avec des grilles de 5 à 100 mm. Quant au bois, il est généralement déchiqueté en plaquettes parallélépipédiques avec une longueur comprise entre 20 et 160 mm, une largeur comprise entre 10 et 100 mm et une épaisseur comprise entre 2 et 20 mm. La biomasse lignocellulosique broyée est amenée à l’étape suivante par tout moyen connu de l’homme du métier, en particulier une vis de transfert.Conditioning stage of lignocellulosic biomass
The treatment process comprises in its first step, a step of conditioning the lignocellulosic biomass with at least one grinding so as to obtain biomass particles having a size of at most 300mm. It is of course possible to carry out several successive grinding stages in order to reach the target particle size. Generally speaking, crushed biomass has a particle size (the largest size) of at most 300 mm, most often at least 1 mm, and often between 2 and 200 mm. Any method known to those skilled in the art can be implemented to carry out this step. Most often, straw grinding is done with grids of 5 to 100 mm. As for wood, it is generally shredded into parallelepiped chips with a length between 20 and 160 mm, a width between 10 and 100 mm and a thickness between 2 and 20 mm. The crushed lignocellulosic biomass is brought to the next step by any means known to those skilled in the art, in particular a transfer screw.
Etape d'imprégnation par une liqueur acideImpregnation step with an acid liquor
Le procédé de traitement selon l'invention comporte une étape a) d’imprégnation du substrat lignocellulosique avec une liqueur acide de façon à obtenir un substrat lignocellulosique imprégné dont le pH est compris entre 0,1 à 3. Cette étape vise à préparer le substrat lignocellulosique pour l'étape de prétraitement.The treatment method according to the invention comprises a step a) of impregnating the lignocellulosic substrate with an acidic liquor so as to obtain an impregnated lignocellulosic substrate whose pH is between 0.1 to 3. This step aims to prepare the substrate lignocellulosic for the pretreatment step.
L’imprégnation est réalisée dans un réacteur d'imprégnation à une température comprise entre 10 et 90°C et de préférence à pression atmosphérique. Le temps de séjour du substrat lignocellulosique dans le réacteur d’imprégnation est habituellement de 10 secondes à 180 minutes, de préférence entre 30 secondes et 60 minutes et encore plus préférentiellement entre 30 secondes et 15 minutes. De préférence, l'étape d'imprégnation est effectuée en une seule étape.The impregnation is carried out in an impregnation reactor at a temperature between 10 and 90°C and preferably at atmospheric pressure. The residence time of the lignocellulosic substrate in the impregnation reactor is usually from 10 seconds to 180 minutes, preferably between 30 seconds and 60 minutes and even more preferably between 30 seconds and 15 minutes. Preferably, the impregnation step is carried out in a single step.
Le réacteur d'imprégnation ou imprégnateur est muni d’une ou plusieurs vis qui transfère(nt) le substrat lignocellulosique depuis son entrée vers l’ouverture de sortie. L’imprégnateur est par ailleurs équipé d’une ou plusieurs conduites pour amener la liqueur acide ainsi que, si besoin, d’une ou plusieurs conduites pour soutirer de la liqueur acide. Lesdites conduites d’entrée et de sortie de la liqueur acide sont généralement installées de façon à fonctionner en recyclage co-courant ou contre-courant.The impregnation reactor or impregnator is equipped with one or more screws which transfer the lignocellulosic substrate from its inlet to the outlet opening. The impregnator is also equipped with one or more pipes to supply the acidic liquor as well as, if necessary, with one or more pipes to draw off the acidic liquor. Said acid liquor inlet and outlet pipes are generally installed so as to operate in co-current or counter-current recycling.
La liqueur acide est une solution aqueuse d'un acide fort, qui est par exemple choisi parmi l’acide sulfurique, l'acide chlorhydrique, l'acide nitrique, par exemple à une teneur en acide comprise entre 0,5 et 4% poids.The acid liquor is an aqueous solution of a strong acid, which is for example chosen from sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, for example with an acid content of between 0.5 and 4% by weight. .
Etape de séparation solide/liquide sur le substrat lignocellulosique imprégné de liqueur acide
Le substrat lignocellulosique imprégné de liqueur acide est soumis à une étape de séparation solide/liquide en vue d'obtenir un substrat lignocellulosique ayant un taux de matière sèche compris entre 15% et 70% poids et une liqueur acide usée. De préférence, le substrat lignocellulosique imprégné de liqueur acide est d'abord égoutté afin d'extraire au moins une partie de la liqueur acide libre avant d'être traité par séparation solide/liquide.Solid/liquid separation step on the lignocellulosic substrate impregnated with acid liquor
THE lignocellulosic substrate impregnated with acidic liquor is subjected to a solid/liquid separation step in order to obtain a lignocellulosic substrate having a dry matter content of between 15% and 70% by weight and a spent acidic liquor. Preferably, the lignocellulosic substrate impregnated with acid liquor is first drained in order to extract at least part of the free acid liquor before being treated by solid/liquid separation.
L'étape de séparation solide/liquide peut mettre en œuvre toute technique connue de l'homme du métier, qui peut être par exemple la décantation, la centrifugation ou le pressage.The solid/liquid separation step can implement any technique known to those skilled in the art, which can for example be decantation, centrifugation or pressing.
De préférence on réalise un pressage du substrat lignocellulosique concomitant à son transfert à l'étape de prétraitement lorsque cette dernière met en œuvre le procédé d'explosion à la vapeur qui est décrite ci-dessous. Ce mode de conduite de l'étape est par exemple assuré par une vis de compression appelée « plug screw feeder » dont le fonctionnement a été déjà décrit plus haut. La formation d’un bouchon de substrat lignocellulosique pressé assure l’étanchéité à la pression du réacteur d’explosion à la vapeur, empêchant ainsi les fuites de vapeur dangereuses. La vis de transfert est également munie d’une ou plusieurs conduites de soutirage de la liqueur usée (dite pressât) séparée lors du pressage. Le pressât peut être recyclé à l’étape d’imprégnation et/ou à l’étape de lavage par le liquide de lavage 12 traversant la vis d’alimentation 11.Preferably, pressing of the lignocellulosic substrate is carried out concomitant with its transfer to the pretreatment step when the latter implements the steam explosion process which is described below. This mode of driving the step is for example ensured by a compression screw called a “plug screw feeder” whose operation has already been described above. The formation of a pressed lignocellulosic substrate plug seals the pressure of the steam explosion reactor, preventing dangerous steam leaks. The transfer screw is also equipped with one or more lines for withdrawing the spent liquor (called pressate) separated during pressing. The pressate can be recycled to the impregnation step and/or to the washing step by the washing liquid 12 passing through the feed screw 11.
La biomasse humide obtenue à l’issue de l'étape de séparation solide/liquide, qui peut être désigné par le vocable "substrat lignocellulosique lavé et acidifié" présente un taux de matière sèche de préférence compris entre 15% et 70% poids, et plus préférentiellement compris entre 40 et 65% poids.The wet biomass obtained at the end of the solid/liquid separation step, which can be designated by the term "washed and acidified lignocellulosic substrate" has a dry matter content preferably between 15% and 70% by weight, and more preferably between 40 and 65% by weight.
Etape de prétraitement du substrat lignocellulosique lavé et acidifiéPretreatment step of the washed and acidified lignocellulosic substrate
Le substrat lignocellulosique lavé et acidifié subit une étape de prétraitement.The washed and acidified lignocellulosic substrate undergoes a pretreatment step.
La cellulose (et éventuellement les hémicelluloses) qui sont les cibles de l'hydrolyse enzymatique ne sont pas directement accessibles aux enzymes. C'est la raison pour laquelle un prétraitement de la biomasse est mise en œuvre avant l'étape d'hydrolyse enzymatique. Le prétraitement vise notamment à modifier les propriétés physiques et physicochimiques de la fraction cellulosique, telles que son degré de polymérisation et son état de cristallinité.Cellulose (and possibly hemicelluloses) which are the targets of enzymatic hydrolysis are not directly accessible to enzymes. This is the reason why a pretreatment of the biomass is implemented before the enzymatic hydrolysis step. The pretreatment aims in particular to modify the physical and physicochemical properties of the cellulose fraction, such as its degree of polymerization and its state of crystallinity.
Divers types de prétraitement sont connus de l’homme du métier, ils associent un traitement chimique et un traitement thermique. On peut notamment citer la cuisson acide ou basique, le procédé Organosolv, les traitements aux liquides ioniques et le procédé par explosion à la vapeur.Various types of pretreatment are known to those skilled in the art, they combine chemical treatment and heat treatment. These include acidic or basic cooking, the Organosolv process, ionic liquid treatments and the steam explosion process.
Le procédé de prétraitement préféré est l’explosion à la vapeur ("SteamEx" ou "Steam Explosion" selon la terminologie anglo-saxonne) réalisé en milieu acide. C'est un procédé dans lequel le substrat lignocellulosique est porté rapidement à haute température par injection de vapeur sous pression. L'arrêt du traitement s'effectue par décompression brutale.The preferred pretreatment process is steam explosion ("SteamEx" or "Steam Explosion" according to Anglo-Saxon terminology) carried out in an acidic environment. It is a process in which the lignocellulosic substrate is quickly brought to high temperature by injection of steam under pressure. Treatment is stopped by sudden decompression.
Les conditions opératoires du procédé d’explosion à la vapeur sont les suivantes :
la vapeur est injectée directement dans le réacteur ;
la température du réacteur est généralement comprise entre 150 et 220°C, de préférence comprise entre 170°C et 210°C,
la pression est comprise entre 5 et 25 bars absolu (0,5 et 2,5 MPa), plus préférentiellement comprise entre 8 et 19 bars absolu (0,8 à 1,9 MPa),
le temps de séjour avant la phase de détente varie de 10 secondes à 50 minutes, et de préférence entre 3 minutes et 30 ou 40 minutesThe operating conditions of the steam explosion process are as follows:
the steam is injected directly into the reactor;
the reactor temperature is generally between 150 and 220°C, preferably between 170°C and 210°C,
the pressure is between 5 and 25 bars absolute (0.5 and 2.5 MPa), more preferably between 8 and 19 bars absolute (0.8 to 1.9 MPa),
the residence time before the relaxation phase varies from 10 seconds to 50 minutes, and preferably between 3 minutes and 30 or 40 minutes
L’explosion à la vapeur peut être réalisée en batch ou en continu, et l’étape de dépressurisation qui permet de déstructurer la biomasse peut se dérouler en une ou plusieurs étapes.The steam explosion can be carried out in batches or continuously, and the depressurization step which allows the biomass to be deconstructed can take place in one or more stages.
A l'issue de l'étape de prétraitement par explosion à la vapeur, on obtient un substrat lignocellulosique prétraité à haut taux de matière sèche, généralement compris entre 20 et 70% poids et une phase vapeur qui peut être condensée.At the end of the steam explosion pretreatment step, we obtain a pretreated lignocellulosic substrate with a high dry matter content, generally between 20 and 70% by weight and a vapor phase which can be condensed.
A la suite de l’explosion à la vapeur en conditions acides, le substrat lignocellulosique prétraité a généralement un pH inférieur à celui qui est compatible avec le milieu pour l'hydrolyse enzymatique. Ainsi le substrat lignocellulosique est soumis à une étape de neutralisation pour amener son pH à une valeur comprise entre 4 et 6.Following steam explosion under acidic conditions, the pretreated lignocellulosic substrate generally has a pH lower than that which is compatible with the medium for enzymatic hydrolysis. Thus the lignocellulosic substrate is subjected to a neutralization step to bring its pH to a value between 4 and 6.
Pour l'étape de neutralisation, on emploie une solution aqueuse contenant un agent de neutralisation qui peut être choisi parmi toutes les bases faibles ou fortes connues de l’homme de l’art. Par le terme base, nous désignons toute espèce chimique qui, lorsqu'elle est ajoutée à de l'eau, donne une solution aqueuse de pH supérieur à 7. De manière préférée, l’agent de neutralisation est choisi parmi hydroxyde de potassium, hydroxyde de sodium, ammoniaque, chaux. De manière encore plus préférée, l’agent de neutralisation est choisi parmi hydroxyde de potassium et ammoniaque, seuls ou en combinaison entre eux. De manière préférée, l’agent de neutralisation est utilisé en solution aqueuse, avec une concentration massique comprise entre 2% et 75%, et de manière encore plus préférée entre 20% et 70%.For the neutralization step, an aqueous solution is used containing a neutralization agent which can be chosen from all the weak or strong bases known to those skilled in the art. By the term base, we designate any chemical species which, when added to water, gives an aqueous solution with a pH greater than 7. Preferably, the neutralizing agent is chosen from potassium hydroxide, hydroxide sodium, ammonia, lime. Even more preferably, the neutralizing agent is chosen from potassium hydroxide and ammonia, alone or in combination with each other. Preferably, the neutralizing agent is used in aqueous solution, with a mass concentration of between 2% and 75%, and even more preferably between 20% and 70%.
La neutralisation s’effectue à une température comprise entre 15°C et 95°C, et de préférence entre 20°C et 70°C. En général, la température de l’étape de neutralisation n’est pas précisément contrôlée et est simplement régie par la chaleur dégagée par la réaction acido-basique de neutralisation.Neutralization is carried out at a temperature between 15°C and 95°C, and preferably between 20°C and 70°C. In general, the temperature of the neutralization step is not precisely controlled and is simply governed by the heat released by the acid-base neutralization reaction.
L’étape de neutralisation peut être réalisée en continu, discontinu ou en discontinu alimenté (« fed-batch » en anglais).The neutralization step can be carried out continuously, discontinuously or fed batch (“fed-batch” in English).
Il est à noter qu'une étape éventuelle de lavage peut être pratiquée avant ou après l’étape de neutralisation, sur tout ou partie du substrat lignocellulosique prétraité.It should be noted that a possible washing step can be carried out before or after the neutralization step, on all or part of the pretreated lignocellulosic substrate.
Si un lavage est appliqué, un flux liquide est mis en contact avec le substrat lignocellulosique prétraité, puis le liquide est séparé du solide. L'étape de lavage peut être réalisée par percolation, par opérations de mélange et séparation liquide/solide successives, par lavage sur filtre à bande ou par toute autre technique connue de l'homme de l'art. Le liquide de lavage utilisé peut être de l’eau ou un flux du procédé. Le rapport massique entre le liquide de lavage ajouté et le liquide contenu dans le substrat à laver est généralement compris entre 0,5 et 4. L'étape de lavage génère un jus sucré de lavage contenant une partie des hémicelluloses solubilisées au cours du prétraitement. Ce jus de lavage peut par exemple être utilisé comme source de carbone pour la production des biocatalyseurs (enzymes et/ou microorganismes). L'étape de lavage s’effectue généralement à une température comprise entre 10°C et 95°C.If washing is applied, a liquid stream is contacted with the pretreated lignocellulosic substrate and then the liquid is separated from the solid. The washing step can be carried out by percolation, by successive mixing and liquid/solid separation operations, by washing on a belt filter or by any other technique known to those skilled in the art. The washing liquid used can be water or a process stream. The mass ratio between the added washing liquid and the liquid contained in the substrate to be washed is generally between 0.5 and 4. The washing step generates a sweet washing juice containing part of the hemicelluloses solubilized during the pretreatment. This washing juice can, for example, be used as a carbon source for the production of biocatalysts (enzymes and/or microorganisms). The washing step is generally carried out at a temperature between 10°C and 95°C.
Etape d'hydrolyse enzymatiqueEnzymatic hydrolysis step
Le substrat lignocellulosique prétraité, éventuellement neutralisé et lavé, est envoyé à l’étape d’hydrolyse enzymatique du procédé.The pretreated lignocellulosic substrate, optionally neutralized and washed, is sent to the enzymatic hydrolysis stage of the process.
Le substrat lignocellulosique prétraité qui est envoyé à l'étape d'hydrolyse enzymatique présente un taux de matière sèche généralement compris entre 15% et 70% poids.The pretreated lignocellulosic substrate which is sent to the enzymatic hydrolysis step has a dry matter content generally between 15% and 70% by weight.
L'objectif de l'hydrolyse enzymatique est d'hydrolyser (dépolymériser), au moyen de biocatalyseurs, les hémicelluloses et la cellulose en sucres fermentescibles, de préférence il s'agira du glucose.The objective of enzymatic hydrolysis is to hydrolyze (depolymerize), using biocatalysts, hemicelluloses and cellulose into fermentable sugars, preferably glucose.
L'étape d'hydrolyse enzymatique s'effectue dans des conditions douces, à une température de l'ordre de 40°C et 55°C, de préférence entre 45°C et 50°C et à pH de 4,0 à 5,5, et encore plus préférentiellement entre 4,5 et 5,2. Le taux de matière sèche du milieu d'hydrolyse enzymatique est compris entre 2 et 45% poids, de préférence compris entre 10 et 30% poids. Elle est réalisée au moyen d'enzymes produites par un microorganisme. Des microorganismes naturels ou génétiquement modifiés, comme les champignons appartenant aux genresTrichoderma,Aspergillus,PenicilliumouSchizophyllum, ou les bactéries anaérobies appartenant par exemple au genreClostridium, produisent un cocktail d'enzymes contenant notamment des cellulases et des hémicellulases, adaptées à une hydrolyse poussée de la cellulose et des hémicelluloses.The enzymatic hydrolysis step is carried out under mild conditions, at a temperature of around 40°C and 55°C, preferably between 45°C and 50°C and at a pH of 4.0 to 5. .5, and even more preferably between 4.5 and 5.2. The dry matter content of the enzymatic hydrolysis medium is between 2 and 45% by weight, preferably between 10 and 30% by weight. It is carried out using enzymes produced by a microorganism. Natural or genetically modified microorganisms, such as fungi belonging to the genera Trichoderma , Aspergillus , Penicillium or Schizophyllum , or anaerobic bacteria belonging for example to the genus Clostridium , produce a cocktail of enzymes containing in particular cellulases and hemicellulases, adapted to hydrolysis growth of cellulose and hemicelluloses.
L’hydrolyse enzymatique peut être réalisée en mode continu ou discontinu, ou en continu alimenté, dans un ou plusieurs réacteurs. Le temps de séjour est compris entre 5 heures et 200 heures et de préférence entre 24 heures et 120 heures et encore plus préférentiellement entre 48 heures et 120 heures.Enzymatic hydrolysis can be carried out in continuous or batch mode, or continuously fed, in one or more reactors. The residence time is between 5 hours and 200 hours and preferably between 24 hours and 120 hours and even more preferably between 48 hours and 120 hours.
A l'issue de l'étape, on récupère du bioréacteur un hydrolysat contenant des sucres fermentescibles qui est ensuite traité à l'étape de fermentation.At the end of the step, a hydrolyzate containing fermentable sugars is recovered from the bioreactor which is then treated in the fermentation step.
Il est à noter que l'hydrolysat obtenu peut éventuellement subir une ou plusieurs étapes de traitement avant l'étape de fermentation. Par exemple il peut s'agir d'une remise au pH, d'une purification partielle en vue de limiter la teneur en composé inhibiteur pour le microorganisme fermentaire, d'une séparation au moins partielle des résidus solides contenus dans l'hydrolysat (et ainsi obtenir le résidu solide non converti à traiter selon l’invention).It should be noted that the hydrolyzate obtained may optionally undergo one or more treatment steps before the fermentation step. For example, it may involve a return to pH, a partial purification with a view to limiting the content of inhibitory compound for the fermentative microorganism, an at least partial separation of the solid residues contained in the hydrolyzate (and thus obtain the unconverted solid residue to be treated according to the invention).
Etape de fermentation de l'hydrolysat, quand on veut poursuivre la conversion des sucres obtenus en alcool(s)Fermentation stage of the hydrolyzate, when we want to continue the conversion of the sugars obtained into alcohol(s)
Selon l'étape du procédé de production de solvants et/ou d'alcools, l'hydrolysat éventuellement traité est envoyé à l'étape de fermentation permettant la conversion au moyen d'un ou plusieurs microorganismes de genres différents des sucres fermentescibles en solvant et/ou alcools d'intérêt. Les méthodes de fermentation sont connues de l'homme de l'art et sont notamment décrites dans le document US 8,456,633.Depending on the stage of the process for producing solvents and/or alcohols, the possibly treated hydrolyzate is sent to the fermentation stage allowing the conversion by means of one or more microorganisms of different genera of the fermentable sugars into solvent and /or alcohols of interest. The fermentation methods are known to those skilled in the art and are described in particular in document US 8,456,633.
Par le terme "solvant", on entend désigner des composés organiques autres que les alcools, par exemple des composés organiques ayant une fonction cétone tel que l'acétone.By the term "solvent" is meant organic compounds other than alcohols, for example organic compounds having a ketone function such as acetone.
Le terme "alcool" désigne notamment l'éthanol, le propanol, l'isopropanol et le butanol.The term “alcohol” refers in particular to ethanol, propanol, isopropanol and butanol.
Les microorganismes naturels ou génétiquement modifiés peuvent être choisis par exemple parmiSaccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe,Saccharomyces uvarum,Saccharomyces diastaticus,Kluyveromyces fragilis,Candida shehatae,Pichia stipitis,Pachysolen tannophilisou les bactériesZymomonas mobilis,Clostridium acetobutylicum, Escherichia coli.The natural or genetically modified microorganisms can be chosen for example from Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe , Saccharomyces uvarum , Saccharomyces diastaticus , Kluyveromyces fragilis , Candida shehatae , Pichia stipitis , Pachysolen tannophilis or the bacteria Zymomonas mobilis , Clostridium acetobutylicum, Escherichia coli .
Dans le cadre de l'invention, l'étape de fermentation permet par exemple de produire de l'éthanol seul ou en mélange avec du butanol, du propanol, de l'isopropanol et/ou de l'acétone. Par exemple le microorganisme fermentaire peut être capable de produire un mélange dit "ABE (acétone-butanol-éthanol)" ou bien dit "IBE (isopropanol-butanol-éthanol)".In the context of the invention, the fermentation step makes it possible, for example, to produce ethanol alone or mixed with butanol, propanol, isopropanol and/or acetone. For example, the fermentative microorganism may be capable of producing a mixture called "ABE (acetone-butanol-ethanol)" or called "IBE (isopropanol-butanol-ethanol)".
De manière préférée, le microorganisme choisi est une levure naturelle ou génétiquement modifiée du genreSaccharomycescapable de produire de l'éthanol.Preferably, the chosen microorganism is a natural or genetically modified yeast of the Saccharomyces genus capable of producing ethanol.
A l'issue de l'étape, on récupère un moût de fermentation dilué en produits d'intérêt.At the end of the stage, a fermentation must diluted with products of interest is recovered.
Selon un mode de réalisation du procédé, les étapes d’hydrolyse et de fermentation peuvent être réalisées en même temps dans au moins un même bioréacteur de sorte que l'hydrolyse enzymatique et la fermentation sont menées simultanément selon un procédé désigné par le terme "Saccharification et Fermentation Simultanées (SFS)" ou "Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF)" selon la terminologie anglo-saxonne. Lorsque l’étape d’hydrolyse est confondue avec l’étape de fermentation, les conditions opératoires, notamment de température, peuvent être adaptées pour s’adapter aux tolérances du microorganisme de fermentation. Par exemple, la température peut être abaissée entre 28°C et 45°C, et préférentiellement entre 30°C et 35°C lorsque la fermentation est conduite avec une levure du genreSaccharomyces. Le pH est ajusté de préférence entre 5 et 5,5 afin de favoriser la performance des levures.According to one embodiment of the process, the hydrolysis and fermentation steps can be carried out at the same time in at least the same bioreactor so that the enzymatic hydrolysis and the fermentation are carried out simultaneously according to a process designated by the term "Saccharification and Simultaneous Fermentation (SFS)" or "Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF)" according to Anglo-Saxon terminology. When the hydrolysis step is combined with the fermentation step, the operating conditions, in particular temperature, can be adapted to adapt to the tolerances of the fermentation microorganism. For example, the temperature can be lowered between 28°C and 45°C, and preferably between 30°C and 35°C when the fermentation is carried out with a yeast of the Saccharomyces genus. The pH is preferably adjusted between 5 and 5.5 in order to promote the performance of the yeasts.
L'unité de production mettant en œuvre le procédé selon l'invention peut comprendre outre les installations déjà décrites, des unités de production in situ d'enzymes et/ou de levures.The production unit implementing the process according to the invention may include, in addition to the installations already described, units for the in situ production of enzymes and/or yeasts.
Etape de séparation des solvants et/ou des alcools du moût de fermentation.Stage of separation of solvents and/or alcohols from the fermentation must.
Le procédé selon l'invention comprend enfin une étape de séparation du ou des produits d'intérêt du moût de fermentation, qui est précédée ou suivie d'une étape de séparation solide/liquide afin d'éliminer au moins une fraction de la matière solide contenu dans le moût de fermentation, et de produire le résidu solide non converti qui sera traité selon l’invention.The process according to the invention finally comprises a step of separating the product(s) of interest from the fermentation must, which is preceded or followed by a solid/liquid separation step in order to eliminate at least a fraction of the solid material. contained in the fermentation must, and to produce the unconverted solid residue which will be treated according to the invention.
De préférence l'étape de séparation du ou des produits d'intérêt, par exemple l'éthanol, met en œuvre une ou plusieurs distillations qui est une technologie bien connue de l'homme du métier.Preferably the step of separating the product(s) of interest, for example ethanol, uses one or more distillations which is a technology well known to those skilled in the art.
La charge : la biomasse lignocellulosique
Conformément à l’invention, la charge du procédé peut être une biomasse seule ou en mélange. La quantité d’eau contenue dans la charge brute est généralement d’au moins 10%, notamment comprise entre 10 et 70 % massique.
La biomasse brute est choisie parmi tout type de biomasse, de préférence de la biomasse de type solide, et en particulier de la biomasse de type lignocellulosique. Des exemples non limitatifs de types de biomasse concernent par exemple les résidus d’exploitation agricole (notamment paille, rafles de maïs), les résidus d’exploitation forestière, les produits de l’exploitation forestière, les résidus de scieries, les cultures dédiées par exemple des taillis à courte rotation.
De préférence, la biomasse brute, dite aussi biomasse native, est de la biomasse lignocellulosique. Elle comprend essentiellement trois constituants naturels présents en quantités variables selon son origine : la cellulose, l'hémicellulose et la lignine.
La charge biomasse lignocellulosique est de préférence utilisée sous sa forme brute, c'est-à-dire dans l’intégralité de ces trois constituants cellulose, hémicellulose et lignine.The load: lignocellulosic biomass
In accordance with the invention, the process feedstock can be biomass alone or in a mixture. The quantity of water contained in the raw feed is generally at least 10%, in particular between 10 and 70% by weight.
The raw biomass is chosen from any type of biomass, preferably solid type biomass, and in particular lignocellulosic type biomass. Non-limiting examples of types of biomass concern, for example, agricultural exploitation residues (in particular straw, corn cobs), logging residues, logging products, sawmill residues, crops dedicated by example of short rotation coppices.
Preferably, the raw biomass, also called native biomass, is lignocellulosic biomass. It essentially includes three natural constituents present in varying quantities depending on its origin: cellulose, hemicellulose and lignin.
The lignocellulosic biomass filler is preferably used in its raw form, that is to say in all of these three constituents cellulose, hemicellulose and lignin.
Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, la biomasse lignocellulosique est choisie parmi la biomasse herbeuse, les résidus d’exploitation agricole tel que les déchets de paille, rafles de maïs, la bagasse de canne à sucre, les résidus d’exploitation forestière ou de scieries tels que les copeaux de bois ou tout autre type de résidus ligneux.In a preferred embodiment of the invention, the lignocellulosic biomass is chosen from grassy biomass, agricultural residues such as straw waste, corn cobs, sugar cane bagasse, agricultural residues forestry or sawmills such as wood chips or any other type of wood residue.
Le fluide d’imprégnation :
Le fluide optionnel, injecté pour l’imprégnation est une solution liquide aqueuse contenant ou non de l’acide, à une température comprise entre 10 et 95°C et à pression atmosphérique. Le pH de cette solution chimique est compris entre 0,1 et 12,0, de préférence entre 0,1 et 7, de préférence entre 0,3 et 2. Selon un mode de réalisation préféré, la liqueur utilisée est une liqueur à catalyse acide, et on règle le pH de la liqueur entre 0,1 et 4, notamment entre 0,3 et 2. Comme acide, on peut par exemple utiliser au moins un acide choisi parmi l’acide sulfurique, l'acide chlorhydrique, l'acide nitrique, l’acide oxalique. Leur teneur, en phase aqueuse, est de préférence comprise entre 0,2 et 8% poids.The impregnation fluid:
The optional fluid injected for impregnation is an aqueous liquid solution containing or not acid, at a temperature between 10 and 95°C and at atmospheric pressure. The pH of this chemical solution is between 0.1 and 12.0, preferably between 0.1 and 7, preferably between 0.3 and 2. According to a preferred embodiment, the liquor used is a catalysis liquor. acid, and the pH of the liquor is adjusted between 0.1 and 4, in particular between 0.3 and 2. As acid, one can for example use at least one acid chosen from sulfuric acid, hydrochloric acid, l nitric acid, oxalic acid. Their content, in the aqueous phase, is preferably between 0.2 and 8% by weight.
L’invention s’applique de façon analogue à des procédés et des installations différentes, notamment à :
- des installations qui ne visent que la production de sucres, et qui ne prévoient donc pas de fermentation alcoolique,
- des installations qui prévoient un prétraitement par cuisson sans imprégnation préalable par une liqueur (auto-hydrolyse par exemple),
- des installations qui prévoient un prétraitement par cuisson avec une imprégnation préalable par une liqueur non acide.The invention applies similarly to different processes and installations, in particular to:
- installations which only aim at the production of sugars, and which therefore do not provide for alcoholic fermentation,
- installations which provide for pretreatment by cooking without prior impregnation with a liquor (auto-hydrolysis for example),
- installations which provide for pretreatment by cooking with prior impregnation with a non-acidic liquor.
La
La
Le réacteur d’imprégnation est également alimenté en liqueur acide 4 (de l’eau additionnée d’acide sulfurique) provenant d’une cuve de préparation de liqueur 3, elle-même alimentée en acide 2 et en eau 1.
La biomasse imprégnée et égouttée 10 sort du réacteur 9 pour alimenter un réacteur 14 de cuisson par explosion à la vapeur via un autre dispositif d’alimentation 11, par exemple de type à compression, comme le dispositif d’alimentation 6. Dans de dispositif 11, du fait de la compression exercée sur la biomasse, on récupère un liquide 13 résultat de ce pressage, aussi appelé pressât, qui est composé d’eau et d’acide. Le dispositif 11 est lavé, à l’aide d’une entrée dédié, par un liquide de lavage 12 (de l’eau et/ou un liquide recyclé, comme vu plus loin), qui est ensuite évacué par la sortie par laquelle est aussi évacué le pressât 13.There
The impregnation reactor is also supplied with acid liquor 4 (water with added sulfuric acid) coming from a liquor preparation tank 3, itself supplied with acid 2 and water 1.
The impregnated and drained biomass 10 leaves the reactor 9 to supply a steam explosion cooking reactor 14 via another supply device 11, for example of the compression type, such as the supply device 6. In device 11 , due to the compression exerted on the biomass, a liquid 13 resulting from this pressing is recovered, also called pressate, which is composed of water and acid. The device 11 is washed, using a dedicated inlet, by a washing liquid 12 (water and/or a recycled liquid, as seen below), which is then evacuated through the outlet through which is also evacuated the pressate 13.
Le réacteur 14 est également alimenté en vapeur 15. En sortie de réacteur 14, le mélange biomasse-vapeur passe dans un outil 17 de séparation de la biomasse 19 et de la vapeur 18. La biomasse 19 est ensuite traitée dans un réacteur d’hydrolyse enzymatique 20, puis une fois hydrolysée en sucres, la biomasse hydrolysée 21 (appelée également moût d’hydrolyse) passe dans un réacteur de fermentation alcoolique 22. La biomasse fermentée en alcool 23, appelée aussi moût de fermentation) est ensuite amenée dans une ou plusieurs colonnes de distillation 24 pour obtenir de l’alcool concentré 25 et des vinasses brutes 26, qui sont des résidus solides/liquides, en mélange ou séparés selon l’agencement des colonnes 24. On opère une séparation solide/liquide par un dispositif 27 du type filtre-presse, et on obtient en sortie un résidu liquide 28 (les vinasses) et un résidu 29 qui est le gâteau de lignine intéressant l’invention.
Ce n’est qu’un exemple d’installation, qui peut aussi présenter de nombreuses variantes. Ainsi, on peut opérer conjointement l’hydrolyse enzymatique et la fermentation dans un même réacteur, on parle alors de SSCF pour « Simultaneous Saccharification and Co-Fermentation » en anglais.The reactor 14 is also supplied with steam 15. At the outlet of the reactor 14, the biomass-steam mixture passes into a tool 17 for separating the biomass 19 and the steam 18. The biomass 19 is then treated in a hydrolysis reactor enzymatic 20, then once hydrolyzed into sugars, the hydrolyzed biomass 21 (also called hydrolysis must) passes into an alcoholic fermentation reactor 22. The biomass fermented into alcohol 23, also called fermentation must) is then brought into one or several distillation columns 24 to obtain concentrated alcohol 25 and crude stillages 26, which are solid/liquid residues, mixed or separated depending on the arrangement of the columns 24. A solid/liquid separation is carried out by a device 27 of the filter press type, and we obtain at the output a liquid residue 28 (the vinasses) and a residue 29 which is the lignin cake of interest to the invention.
This is just an example of an installation, which can also have many variations. Thus, enzymatic hydrolysis and fermentation can be carried out jointly in the same reactor, we then speak of SSCF for “Simultaneous Saccharification and Co-Fermentation” in English.
La
La
Dans une variante non représentée du procédé selon la
In a variant not shown of the process according to
Dans toutes ces variantes, l’objet de l’invention est de traiter le gâteau de lignine 29, qui est destiné en final à être brûlé pour produire de l’énergie.In all these variants, the object of the invention is to treat the lignin cake 29, which is ultimately intended to be burned to produce energy.
La
- le gâteau de lignine 29 est recyclé au moins en partie (flux 29’) dans le dispositif d’alimentation 6 du réacteur d’imprégnation 9. Ce recyclage avant imprégnation est avantageux, car le gâteau de lignine 29 va être remis en contact avec la liqueur d’imprégnation (acide) dans le réacteur 9, ce qui va aider à extraire les sucres polymériques résiduels contenus dans le gâteau et à les faire par la suite réagir plus facilement lors de l’hydrolyse enzymatique. On aurait pu craindre que le gâteau de lignine ne s’effrite et se pose au fond du réacteur 9, sans parvenir à être entraîné avec la biomasse, mais cela n’a, de façon surprenante, pas été le cas, même quand la biomasse est entrainée dans le réacteur depuis son point d’injection jusqu’à son point de sortie par des vis intérieures au réacteur,
- le gâteau de lignine est recyclé au moins en partie (flux 29’’) dans le dispositif d’alimentation 11 du réacteur 14 de cuisson/explosion à la vapeur. Dans ce cas, le gâteau de lignine n’est pas à nouveau imprégné de liqueur, mais il est entrainé par la biomasse qui est imprégnée
- éventuellement une partie du gâteau de lignine (flux 29’’’) n’est pas recyclé : Le gâteau de lignine peut n’être recyclé que partiellement.
En fin de production, le gâteau non recyclé (et le résidu ultime) est stocké pour servir de combustible, soit sur la ligne de production, soit pour un autre usage hors de la ligne de production, comme combustible ou pour être incorporé dans des produits divers.There
- the lignin cake 29 is recycled at least in part (flow 29') in the feed device 6 of the impregnation reactor 9. This recycling before impregnation is advantageous, because the lignin cake 29 will be put back into contact with the impregnation liquor (acid) in reactor 9, which will help extract the residual polymeric sugars contained in the cake and subsequently make them react more easily during enzymatic hydrolysis. We could have feared that the lignin cake would crumble and settle at the bottom of reactor 9, without being able to be entrained with the biomass, but this was, surprisingly, not the case, even when the biomass is driven into the reactor from its injection point to its exit point by screws inside the reactor,
- the lignin cake is recycled at least in part (flow 29'') in the supply device 11 of the steam cooking/explosion reactor 14. In this case, the lignin cake is not impregnated with liquor again, but it is entrained by the biomass which is impregnated
- possibly part of the lignin cake (29''' flow) is not recycled: The lignin cake can only be partially recycled.
At the end of production, the non-recycled cake (and the ultimate residue) is stored to serve as fuel, either on the production line, or for another use outside the production line, as fuel or to be incorporated into products miscellaneous.
Les mêmes types de recyclage s’applique par analogue aux gâteaux de lignine selon les procédés des figures 1 et 3.The same types of recycling apply by analogy to lignin cakes according to the processes in Figures 1 and 3.
Exemple 1 (comparatif)
Cet exemple non conforme à l’invention sépare le solide non converti 29 sans le recycler. La biomasse 5 est une biomasse lignocellulosique, la paille de blé. Sa composition est indiquée dans le tableau 3 ci-dessous :
This example not in accordance with the invention separates the unconverted solid 29 without recycling it. Biomass 5 is a lignocellulosic biomass, wheat straw. Its composition is shown in Table 3 below:
La biomasse est traitée selon le procédé représenté à la
Le terme « sucre potentiel » (xylose, glucose par exemple) utilisé plus loin définit l’addition des différents sucres, peu importe leur forme : sucre monomère ou polymère. En effet, après prétraitement par cuisson, une partie des sucres reste sous forme de polymère de sucres (cellulose ou hémicellulose par exemple), et une partie des sucres est sous forme de monomère de sucres (glucose ou xylose par exemple). Cette mesure peut être réalisée en utilisant la norme ASTM E1758-01(2020) « Standard Test Method for Determination of Carbohydrates in Biomass by High Performance Liquid Chromatography ». Comme défini dans la norme, pour exprimer cette quantité de sucres sous forme de polymère (cellulose par exemple), il faut retrancher l’eau de l’hydrolyse à cette quantité.The term “potential sugar” (xylose, glucose for example) used below defines the addition of different sugars, regardless of their form: monomeric or polymer sugar. Indeed, after pretreatment by cooking, part of the sugars remains in the form of sugar polymer (cellulose or hemicellulose for example), and part of the sugars is in the form of sugar monomer (glucose or xylose for example). This measurement can be carried out using ASTM E1758-01(2020) “Standard Test Method for Determination of Carbohydrates in Biomass by High Performance Liquid Chromatography”. As defined in the standard, to express this quantity of sugars in polymer form (cellulose for example), it is necessary to subtract the hydrolysis water from this quantity.
Le mode opératoire est le suivant :
642 kg/h de cette biomasse broyée 5 à 50 mm entrent dans le procédé, soit 242,5 kg/h de glucose potentiel, 197 kg/h de xylose potentiel et 96,3 kg/h de lignine. Le procédé étant destiné à produire de l’éthanol par fermentation, ces débits de sucres potentiels correspondent à 224,6 kg/h d’éthanol potentiel.
La biomasse broyée 5 entre dans la vis d’alimentation 6 qui est lavée avec un débit de 200 kg/h d’eau de lavage 7. Un premier flux solide/liquide 8 de 203,8 kg /h sort du procédé, dans ce flux se trouve 1,3 kg/h de glucose potentiel, 1,1 kg/h de xylose potentiel et 0,5 kg/h de lignine.
Dans l’étape d’imprégnation (réacteur 9), 1622,6 kg/h d’eau et 84,2 kg/h d’acide sulfurique sont ajoutés au réacteur à partir de la cuve de préparation 3 et constituent le liquide d’imprégnation 4.
En entrée du réacteur de cuisson 14, on alimente la zone de transfert 11 avec la biomasse imprégnée 10. La zone de transfert 11 (vis de compression) est lavée avec 4087,0 kg/h d’eau 12, un second flux solide/liquide 13 de 5099,9 kg/h sort de la zone 11. Dans ce flux 13, se trouvent 2,7 kg/h de glucose potentiel, 2,2 kg/h de xylose potentiel et 1,1 kg/h de lignine. Le réacteur de cuisson 14 est chauffé par un flux de vapeur 15 de 3471,1 kg/h.
En sortie de ce réacteur 14, sort le flux de biomasse prétraitée 16 de 4803,2 kg/h, comprenant 237,8 kg/h de glucose potentiel, 155,2 kg/h de xylose et 94,7 kg/h de lignine.The procedure is as follows:
642 kg/h of this crushed 5 to 50 mm biomass enter the process, i.e. 242.5 kg/h of potential glucose, 197 kg/h of potential xylose and 96.3 kg/h of lignin. Since the process is intended to produce ethanol by fermentation, these potential sugar flow rates correspond to 224.6 kg/h of potential ethanol.
The crushed biomass 5 enters the feed screw 6 which is washed with a flow rate of 200 kg/h of washing water 7. A first solid/liquid flow 8 of 203.8 kg/h leaves the process, in this flow is 1.3 kg/h of potential glucose, 1.1 kg/h of potential xylose and 0.5 kg/h of lignin.
In the impregnation stage (reactor 9), 1622.6 kg/h of water and 84.2 kg/h of sulfuric acid are added to the reactor from the preparation tank 3 and constitute the liquid of impregnation 4.
At the entrance to the cooking reactor 14, the transfer zone 11 is supplied with the impregnated biomass 10. The transfer zone 11 (compression screw) is washed with 4087.0 kg/h of water 12, a second solid flow/ liquid 13 of 5099.9 kg/h leaves zone 11. In this flow 13, there are 2.7 kg/h of potential glucose, 2.2 kg/h of potential xylose and 1.1 kg/h of lignin . The cooking reactor 14 is heated by a steam flow 15 of 3471.1 kg/h.
At the outlet of this reactor 14, comes the flow of pretreated biomass 16 of 4803.2 kg/h, comprising 237.8 kg/h of potential glucose, 155.2 kg/h of xylose and 94.7 kg/h of lignin .
Ce flux 16 est séparé en un flux gazeux 18 de 3039,8 kg/h comprenant essentiellement de la vapeur d’eau et un flux solide/liquide 19 de 1763,4 kg/h, comprenant 237,8 kg/h de glucose potentiel, 155,2 kg/h de xylose potentiel et 94,7 kg/h de lignine. Le flux 19 subit ensuite une étape d’hydrolyse enzymatique dans un réacteur d’hydrolyse enzymatique 20. Après hydrolyse enzymatique, le flux 21 comprend 38,9 kg/h de glucose potentiel polymère, 198,9 kg/h de glucose, 15,4 kg/h de xylose potentiel polymère, 139,8 kg/h de xylose et 94,7 kg/h de lignine. Le flux 21 subit ensuite une étape de fermentation dans un réacteur de fermentation 22.
Après fermentation, le flux 23 comprend 38,9 kg/h de glucose potentiel polymère, 15,4 kg/h de xylose potentiel polymère, 94,7 kg/h de lignine et 157,8 kg/h d’éthanol.
Le flux 23 subit ensuite une séparation solide liquide dans un outil de séparation 27 (un filtre-presse par exemple).
Le flux solide résultant de la séparation 27 est le flux 29, défini comme le solide non converti, comprenant 38,9 kg/h de glucose potentiel polymère, 15,4 kg/h de xylose potentiel polymère, 94,7 kg/h de lignine et 2,2 kg/h d’éthanol (perte d’éthanol dans le solide). Le flux liquide résultant de la séparation 27 est le flux 30, comprenant 155,7 kg/h d’éthanol. Le flux 30 est ensuite distillé dans une colonne à distiller 24, le flux final 25 comprend alors 154,1 kg/h d’éthanol. Ramené au potentiel éthanol de la biomasse de 224,6 kg/h, le procédé a un rendement de 68,6 %.This flow 16 is separated into a gaseous flow 18 of 3039.8 kg/h comprising essentially water vapor and a solid/liquid flow 19 of 1763.4 kg/h, comprising 237.8 kg/h of potential glucose , 155.2 kg/h of potential xylose and 94.7 kg/h of lignin. Stream 19 then undergoes an enzymatic hydrolysis step in an enzymatic hydrolysis reactor 20. After enzymatic hydrolysis, stream 21 comprises 38.9 kg/h of polymer potential glucose, 198.9 kg/h of glucose, 15, 4 kg/h of polymer potential xylose, 139.8 kg/h of xylose and 94.7 kg/h of lignin. Stream 21 then undergoes a fermentation step in a fermentation reactor 22.
After fermentation, flow 23 includes 38.9 kg/h of polymer potential glucose, 15.4 kg/h of polymer potential xylose, 94.7 kg/h of lignin and 157.8 kg/h of ethanol.
The flow 23 then undergoes a solid-liquid separation in a separation tool 27 (a filter press for example).
The solid flow resulting from separation 27 is flow 29, defined as the unconverted solid, comprising 38.9 kg/h of polymer potential glucose, 15.4 kg/h of polymer potential xylose, 94.7 kg/h of lignin and 2.2 kg/h of ethanol (loss of ethanol in the solid). The liquid flow resulting from separation 27 is flow 30, comprising 155.7 kg/h of ethanol. Stream 30 is then distilled in a distillation column 24, the final stream 25 then comprises 154.1 kg/h of ethanol. Reduced to the ethanol potential of the biomass of 224.6 kg/h, the process has a yield of 68.6%.
Exemple 2 (selon l’invention)
Cet exemple conforme à l’invention propose de recycler le solide non converti 29 en entrée du réacteur de cuisson 14 via la vis d’alimentation 11. La biomasse utilisée pour cet exemple est la même que pour l’exemple 1.
642 kg/h de cette biomasse broyée 5 à 50 mm entre dans le procédé, soit 242,5 kg/h de glucose potentiel, 197 kg/h de xylose potentiel et 96,3 kg/h de lignine. Le procédé étant destiné à produire de l’éthanol par fermentation, ces débits de sucres potentiels correspondent à 224,6 kg/h d’éthanol potentiel.
La biomasse broyée 5 entre dans la vis d’alimentation 6 qui est lavée avec un débit de 200 kg/h d’eau de lavage 7.
Un premier flux solide/liquide 8 de 203,8 kg /h sort du procédé, dans ce flux se trouve 1,3 kg/h de glucose potentiel, 1,1 kg/h de xylose potentiel et 0,5 kg/h de lignine.
Dans l’étape d’imprégnation (réacteur 9), 1622,6 kg/h d’eau et 84,2 kg/h d’acide sulfurique sont ajoutés au réacteur à partir de la cuve de préparation 3 et constituent le liquide d’imprégnation 4. Example 2 (according to the invention)
This example in accordance with the invention proposes to recycle the unconverted solid 29 at the inlet of the cooking reactor 14 via the feed screw 11. The biomass used for this example is the same as for example 1.
642 kg/h of this crushed 5 to 50 mm biomass enters the process, i.e. 242.5 kg/h of potential glucose, 197 kg/h of potential xylose and 96.3 kg/h of lignin. Since the process is intended to produce ethanol by fermentation, these potential sugar flow rates correspond to 224.6 kg/h of potential ethanol.
The crushed biomass 5 enters the feed screw 6 which is washed with a flow rate of 200 kg/h of washing water 7.
A first solid/liquid flow 8 of 203.8 kg/h leaves the process, in this flow there is 1.3 kg/h of potential glucose, 1.1 kg/h of potential xylose and 0.5 kg/h of lignin.
In the impregnation stage (reactor 9), 1622.6 kg/h of water and 84.2 kg/h of sulfuric acid are added to the reactor from the preparation tank 3 and constitute the liquid of impregnation 4.
En entrée du réacteur de cuisson 14, on alimente la zone de transfert 11 avec la biomasse imprégnée 10 et avec le flux 29’’ correspondant à 80% du solide non converti, et qui est recyclé depuis la séparation solide/liquide 27. 20 % du solide non converti est sorti du procédé.At the entrance to the cooking reactor 14, the transfer zone 11 is supplied with the impregnated biomass 10 and with the flow 29'' corresponding to 80% of the unconverted solid, and which is recycled from the solid/liquid separation 27. 20% unconverted solid leaves the process.
On recycle en effet de préférence non pas 100% mais une fraction seulement du solide non converti, par exemple au moins 1%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, voire au moins 60% ou au moins 70 ou 80% poids du résidu, pour que le composé lignine puisse être évacué de la ligne de conversion de la biomasse. L’invention présente un intérêt même quand ce recyclage est peu élevé, et un taux de recyclage très élevé peut conduire à devoir agrandir la taille des équipements, ce qui peut ne pas être souhaitable.In fact, we preferably recycle not 100% but only a fraction of the unconverted solid, for example at least 1%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, or even at least 60% or at least 70 or 80% by weight of the residue, so that the lignin compound can be removed from the biomass conversion line. The invention is of interest even when this recycling is low, and a very high recycling rate may lead to having to increase the size of the equipment, which may not be desirable.
La quantité maximale de résidu solide ultime correspond de fait à la quantité de lignine de la biomasse.
Ce flux recyclé 29’’ comprend 31,1 kg/h de glucose potentiel, 12,3 kg/h de xylose potentiel, 75,8 kg/h de lignine et 1,7 kg/h d’éthanol.
La zone de transfert 11 (vis de compression) est lavée avec 4087,0 kg/h d’eau 12, un second flux solide/liquide 13 de 5099,9 kg/h sort de la zone 11.
Dans ce flux 13, se trouvent 2,5 kg/h de glucose potentiel (contre 2,7 kg/h dans l’exemple 1), 1,9 kg/h de xylose potentiel (contre 2,2 kg/h dans l’exemple 1) et 1,6 kg/h de lignine (contre 1,1 kg/h dans l’exemple 1), c’est-à-dire que cette perte de solide est équivalente à l’exemple 1 en terme de débit brut, mais qu’il est moins riche en sucres potentiels que pour l’exemple 1.
En effet, le solide compris dans le flux 13 doit passer par les trous de la cage de la vis 11, ce sont ces trous qui fixent le débit de solide du flux 13, et non le débit de solide dans le flux d’entrée de la vis.
Le réacteur de cuisson 14 est chauffé par un flux de vapeur 15 de 3471,1 kg/h. En sortie de ce réacteur 14, sort le flux de biomasse prétraitée 16 de 4982,9 kg/h, comprenant 268,9 kg/h de glucose potentiel, 165,1 kg/h de xylose et 170,5 kg/h de lignine.
Ce flux 16 est séparé en un flux gazeux 18 de 3039,8 kg/h comprenant essentiellement de la vapeur d’eau et un flux solide/liquide 19 de 2005,3 kg/h, comprenant 269,1 kg/h de glucose potentiel, 165,4 kg/h de xylose potentiel et 170,0 kg/h de lignine.
Le flux 19 subit ensuite une étape d’hydrolyse enzymatique dans un réacteur d’hydrolyse enzymatique 20. Après hydrolyse enzymatique, le flux 21 comprend 63,9 kg/h de glucose potentiel polymère, 205,2 kg/h de glucose, 17,5 kg/h de xylose potentiel polymère, 147,9 kg/h de xylose et 170 kg/h de lignine.
Le flux 21 subit ensuite une étape de fermentation dans un réacteur de fermentation 22. Après fermentation, le flux 23 comprend 63,9 kg/h de glucose potentiel polymère, 17,5 kg/h de xylose potentiel polymère, 170 kg/h de lignine et 164,6 kg/h d’éthanol.
Le flux 23 subit ensuite une séparation solide liquide dans un outil de séparation 27 (un filtre-presse par exemple). Le flux solide résultant de la séparation 27 est recyclé à 80% comme décrit précédemment (flux 29’’) et sort du procédé à 20% (flux 29’’’) comprenant 32,8 kg/h de glucose potentiel polymère, 5,1 kg/h de xylose potentiel polymère, 94,2 kg/h de lignine et 0,5 kg/h d’éthanol.
Le flux liquide résultant de la séparation 27 est le flux 30, comprenant 162,3 kg/h d’éthanol. Le flux 30 est ensuite distillé dans une colonne à distiller 24, le flux final 25 comprend alors 160,7 kg/h d’éthanol.
Ramené au potentiel éthanol de la biomasse de 224,6 kg/h, le procédé a un rendement de 71,5 % soit une hausse de 2,9 points de rendement.The maximum quantity of ultimate solid residue actually corresponds to the quantity of lignin in the biomass.
This 29'' recycled flow includes 31.1 kg/h of potential glucose, 12.3 kg/h of potential xylose, 75.8 kg/h of lignin and 1.7 kg/h of ethanol.
The transfer zone 11 (compression screw) is washed with 4087.0 kg/h of water 12, a second solid/liquid flow 13 of 5099.9 kg/h leaves zone 11.
In this flow 13, there are 2.5 kg/h of potential glucose (compared to 2.7 kg/h in example 1), 1.9 kg/h of potential xylose (compared to 2.2 kg/h in example 1). example 1) and 1.6 kg/h of lignin (compared to 1.1 kg/h in example 1), that is to say that this loss of solid is equivalent to example 1 in terms of raw flow, but it is less rich in potential sugars than for example 1.
Indeed, the solid included in the flow 13 must pass through the holes in the cage of the screw 11, it is these holes which fix the solid flow rate of the flow 13, and not the solid flow rate in the inlet flow of the opinion.
The cooking reactor 14 is heated by a steam flow 15 of 3471.1 kg/h. At the outlet of this reactor 14, comes the flow of pretreated biomass 16 of 4982.9 kg/h, comprising 268.9 kg/h of potential glucose, 165.1 kg/h of xylose and 170.5 kg/h of lignin .
This flow 16 is separated into a gaseous flow 18 of 3039.8 kg/h comprising essentially water vapor and a solid/liquid flow 19 of 2005.3 kg/h, comprising 269.1 kg/h of potential glucose , 165.4 kg/h of potential xylose and 170.0 kg/h of lignin.
Stream 19 then undergoes an enzymatic hydrolysis step in an enzymatic hydrolysis reactor 20. After enzymatic hydrolysis, stream 21 comprises 63.9 kg/h of polymer potential glucose, 205.2 kg/h of glucose, 17, 5 kg/h of polymer potential xylose, 147.9 kg/h of xylose and 170 kg/h of lignin.
Stream 21 then undergoes a fermentation step in a fermentation reactor 22. After fermentation, stream 23 comprises 63.9 kg/h of potential polymer glucose, 17.5 kg/h of potential polymer xylose, 170 kg/h of lignin and 164.6 kg/h of ethanol.
The flow 23 then undergoes a solid-liquid separation in a separation tool 27 (a filter press for example). The solid flow resulting from separation 27 is recycled at 80% as described previously (flow 29'') and leaves the process at 20% (flow 29''') comprising 32.8 kg/h of polymer potential glucose, 5, 1 kg/h of polymer potential xylose, 94.2 kg/h of lignin and 0.5 kg/h of ethanol.
The liquid flow resulting from separation 27 is flow 30, comprising 162.3 kg/h of ethanol. Stream 30 is then distilled in a distillation column 24, the final stream 25 then comprises 160.7 kg/h of ethanol.
Reduced to the ethanol potential of the biomass of 224.6 kg/h, the process has an efficiency of 71.5%, an increase of 2.9 efficiency points.
Le PCS du résidu solide a quant à lui augmenté de 2,7% (en passant de 20,9 MJ/kg MS de lignine à 21,5 MJ/kg MS de lignine). « PCS » est l’acronyme de Pouvoir Calorifique Supérieure, qui correspond à la quantité totale de chaleur dégagée à volume constant par la combustion d’un kg ou d’un Nm3 d’un combustible sous une pression atmosphérique standard, l’eau formé pendant la combustion étant ramenée à l’état liquide et les autres produits à l’état gazeux.The GC of the solid residue increased by 2.7% (from 20.9 MJ/kg DM of lignin to 21.5 MJ/kg DM of lignin). “PCS” is the acronym for Higher Calorific Value, which corresponds to the total quantity of heat released at constant volume by the combustion of one kg or one Nm3 of a fuel under standard atmospheric pressure, the water formed during combustion being returned to the liquid state and the other products to the gaseous state.
En conclusion, par rapport à l’état de l’art, la présente invention conduit aux avantages suivants :
- Le rendement global en sucres/éthanol du procédé est amélioré en recyclant les sucres polymériques (cellulose et hémicellulose) non convertis. Après recyclage dans le prétraitement, ces sucres polymériques sont convertis en partie en sucres monomériques ou sont rendus plus accessibles aux enzymes utilisées dans l’étape d’hydrolyse enzymatique,
- La qualité de la lignine est améliorée puisque la conversion des sucres l’a rendue plus pure/riche en lignine, le PCS du solide est donc augmenté puisque les sucres polymères ont un PCS inférieur à celui de la lignine.In conclusion, compared to the state of the art, the present invention leads to the following advantages:
- The overall sugar/ethanol yield of the process is improved by recycling unconverted polymeric sugars (cellulose and hemicellulose). After recycling in the pretreatment, these polymeric sugars are partly converted into monomeric sugars or are made more accessible to the enzymes used in the enzymatic hydrolysis step,
- The quality of lignin is improved since the conversion of sugars has made it purer/rich in lignin, the PCS of the solid is therefore increased since polymeric sugars have a lower PCS than that of lignin.
Claims (15)
- a) une étape d’imprégnation de la biomasse par une liqueur, notamment acide, pour obtenir une biomasse imprégnée
- b) une étape de cuisson de la biomasse imprégnée, éventuellement accompagnée d’une explosion à la vapeur, pour obtenir une biomasse prétraitée
- c) une étape d’hydrolyse enzymatique de la biomasse prétraitée, pour obtenir une biomasse hydrolysée sous forme de sucre(s)
caractérisé en ce que ledit procédé comprend également
- d) une étape de séparation solide/liquide de la biomasse hydrolysée sous forme de sucre(s) ou de la biomasse hydrolysée sous forme de sucre(s) puis traitée dans une ou plusieurs autres étapes postérieures à l’étape c) d’hydrolyse enzymatique, afin d’obtenir un jus séparé et un résidu solide non converti,
- e) une étape de recyclage d’au moins une partie dudit résidu solide non converti à l’étape a) d’imprégnation et/ou à l’étape b) de cuisson.Process for treating lignocellulosic biomass, said process comprising
- a) a step of impregnating the biomass with a liquor, in particular acidic, to obtain an impregnated biomass
- b) a step of cooking the impregnated biomass, possibly accompanied by a steam explosion, to obtain a pretreated biomass
- c) a step of enzymatic hydrolysis of the pretreated biomass, to obtain a hydrolyzed biomass in the form of sugar(s)
characterized in that said method also comprises
- d) a step of solid/liquid separation of the biomass hydrolyzed in the form of sugar(s) or of the biomass hydrolyzed in the form of sugar(s) then treated in one or more other steps subsequent to step c) of enzymatic hydrolysis, in order to obtain a separated juice and an unconverted solid residue,
- e) a step of recycling at least part of said solid residue not converted to step a) of impregnation and/or to step b) of cooking.
- une étape f) de fermentation de la biomasse hydrolysée sous forme de sucre(s), afin d’obtenir une biomasse fermentée comprenant au moins un alcool, et en ce que l’étape d) de séparation solide/liquide est opérée sur ladite biomasse fermentée.Method according to the preceding claim, characterized in that it also comprises:
- a step f) of fermentation of the hydrolyzed biomass in the form of sugar(s), in order to obtain a fermented biomass comprising at least one alcohol, and in that step d) of solid/liquid separation is carried out on said fermented biomass.
- une étape g) de séparation ou de purification, notamment de distillation, de la biomasse fermentée, et en ce que l’étape d) de séparation solide/liquide est opérée avant ou après ladite étape g) de séparation ou de purification.Method according to claim 2 or 3, characterized in that it also comprises:
- a step g) of separation or purification, in particular distillation, of the fermented biomass, and in that step d) of solid/liquid separation is carried out before or after said step g) of separation or purification.
- une étape h) de combustion du résidu solide non converti dit ultime obtenu à la fin du traitement de la biomasse, dont la chaleur est utilisée dans une étape dudit procédé nécessitant un chauffage, notamment le chauffage d’un fluide, notamment dans l’étape d) de cuisson ou une étape g) de séparation par distillation, et qui est optionnellement précédée d’une étape i) de séchage dudit résidu.Method according to one of the preceding claims, characterized in that it also comprises:
- a step h) of combustion of the so-called ultimate unconverted solid residue obtained at the end of the treatment of the biomass, the heat of which is used in a step of said process requiring heating, in particular the heating of a fluid, in particular in the step d) of cooking or a step g) of separation by distillation, and which is optionally preceded by a step i) of drying said residue.
- a) un dispositif d’imprégnation, notamment un réacteur d’imprégnation, de la biomasse par une liqueur, notamment acide, pour obtenir une biomasse imprégnée
- b) un réacteur de cuisson de la biomasse imprégnée, éventuellement accompagnée d’une explosion à la vapeur, pour obtenir une biomasse prétraitée
- c) un réacteur d’hydrolyse enzymatique de la biomasse prétraitée, pour obtenir une biomasse hydrolysée
caractérisée en ce que ladite installation comprend également
- d) un dispositif de séparation solide/liquide de la biomasse hydrolysée ou de la biomasse hydrolysée puis traitée dans une ou plusieurs autres réacteurs ou dispositifs disposés en aval du réacteur c) d’hydrolyse enzymatique, afin d’obtenir un résidu solide non converti,
- e) des moyens de recyclage d’au moins une partie dudit résidu solide non converti dans le réacteur a) d’imprégnation et/ou dans le réacteur b) de cuisson.Installation for implementing the method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises:
- a) an impregnation device, in particular an impregnation reactor, of the biomass with a liquor, in particular acid, to obtain an impregnated biomass
- b) a reactor for cooking the impregnated biomass, possibly accompanied by a steam explosion, to obtain a pretreated biomass
- c) an enzymatic hydrolysis reactor of the pretreated biomass, to obtain a hydrolyzed biomass
characterized in that said installation also comprises
- d) a solid/liquid separation device for the hydrolyzed biomass or the hydrolyzed biomass then treated in one or more other reactors or devices arranged downstream of the enzymatic hydrolysis reactor c) in order to obtain an unconverted solid residue ,
- e) means for recycling at least part of said unconverted solid residue in the impregnation reactor a) and/or in the cooking reactor b).
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2210151A FR3140370A1 (en) | 2022-10-04 | 2022-10-04 | Process for treating lignocellulosic biomass |
| PCT/EP2023/076795 WO2024074383A1 (en) | 2022-10-04 | 2023-09-27 | Method for treating a lignocellulosic biomass |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2210151 | 2022-10-04 | ||
| FR2210151A FR3140370A1 (en) | 2022-10-04 | 2022-10-04 | Process for treating lignocellulosic biomass |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3140370A1 true FR3140370A1 (en) | 2024-04-05 |
Family
ID=84331305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2210151A Pending FR3140370A1 (en) | 2022-10-04 | 2022-10-04 | Process for treating lignocellulosic biomass |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3140370A1 (en) |
| WO (1) | WO2024074383A1 (en) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4599138A (en) | 1977-05-02 | 1986-07-08 | Mooch Domsjo Aktiebolag | Process for pretreating particulate lignocellulosic material to remove heavy metals |
| FR2954351A1 (en) * | 2009-12-23 | 2011-06-24 | Inst Francais Du Petrole | PROCESS FOR PRODUCING ALCOHOLS AND / OR SOLVENTS FROM PAPER PULPES WITH NON-HYDROLYSIS VEGETABLE RECYCLING |
| US8057639B2 (en) | 2008-02-28 | 2011-11-15 | Andritz Inc. | System and method for preextraction of hemicellulose through using a continuous prehydrolysis and steam explosion pretreatment process |
| EP2430171A2 (en) | 2009-05-15 | 2012-03-21 | IFP Energies nouvelles | Method for producing alcohols and/or solvents from lignocellulosic biomass with acid recycling of solid residues |
| EP2516661A2 (en) | 2009-12-23 | 2012-10-31 | IFP Energies nouvelles | Method for producing alcohols and/or solvents from paper pulps with recycling of the non-hydrolysated plant material in a regeneration reactor |
| US8456633B2 (en) | 2001-12-21 | 2013-06-04 | Malvern Instruments Incorporated | Spectrometric process monitoring |
| WO2014060674A1 (en) * | 2012-10-18 | 2014-04-24 | IFP Energies Nouvelles | Method for producing ethanol from biomass, including recirculating an internal flow containing ethanol upstream from or within the pretreatment |
| FR2999604B1 (en) * | 2012-12-14 | 2017-01-13 | Ifp Energies Now | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF SUGAR SOLUTIONS AND ALCOHOLS FROM LIGNOCELLULOSIC BIOMASS WITH COMPLEMENTARY TREATMENT OF THE SOLID RESIDUE BY A HYDRATED INORGANIC SALT |
| FR3075203A1 (en) | 2017-12-20 | 2019-06-21 | IFP Energies Nouvelles | PROCESS FOR TREATING LIGNO-CELLULOSIC BIOMASS BY IMPREGNATION |
| FR3075201A1 (en) | 2017-12-20 | 2019-06-21 | IFP Energies Nouvelles | PROCESS FOR TREATING LIGNO-CELLULOSIC BIOMASS |
-
2022
- 2022-10-04 FR FR2210151A patent/FR3140370A1/en active Pending
-
2023
- 2023-09-27 WO PCT/EP2023/076795 patent/WO2024074383A1/en unknown
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4599138A (en) | 1977-05-02 | 1986-07-08 | Mooch Domsjo Aktiebolag | Process for pretreating particulate lignocellulosic material to remove heavy metals |
| US8456633B2 (en) | 2001-12-21 | 2013-06-04 | Malvern Instruments Incorporated | Spectrometric process monitoring |
| US8057639B2 (en) | 2008-02-28 | 2011-11-15 | Andritz Inc. | System and method for preextraction of hemicellulose through using a continuous prehydrolysis and steam explosion pretreatment process |
| US8512512B2 (en) | 2008-02-28 | 2013-08-20 | Andritz Inc. | System and method for preextraction of hemicellulose through using a continuous prehydrolysis and steam explosion pretreatment process |
| EP2430171A2 (en) | 2009-05-15 | 2012-03-21 | IFP Energies nouvelles | Method for producing alcohols and/or solvents from lignocellulosic biomass with acid recycling of solid residues |
| FR2954351A1 (en) * | 2009-12-23 | 2011-06-24 | Inst Francais Du Petrole | PROCESS FOR PRODUCING ALCOHOLS AND / OR SOLVENTS FROM PAPER PULPES WITH NON-HYDROLYSIS VEGETABLE RECYCLING |
| EP2516661A2 (en) | 2009-12-23 | 2012-10-31 | IFP Energies nouvelles | Method for producing alcohols and/or solvents from paper pulps with recycling of the non-hydrolysated plant material in a regeneration reactor |
| WO2014060674A1 (en) * | 2012-10-18 | 2014-04-24 | IFP Energies Nouvelles | Method for producing ethanol from biomass, including recirculating an internal flow containing ethanol upstream from or within the pretreatment |
| FR2999604B1 (en) * | 2012-12-14 | 2017-01-13 | Ifp Energies Now | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF SUGAR SOLUTIONS AND ALCOHOLS FROM LIGNOCELLULOSIC BIOMASS WITH COMPLEMENTARY TREATMENT OF THE SOLID RESIDUE BY A HYDRATED INORGANIC SALT |
| FR3075203A1 (en) | 2017-12-20 | 2019-06-21 | IFP Energies Nouvelles | PROCESS FOR TREATING LIGNO-CELLULOSIC BIOMASS BY IMPREGNATION |
| FR3075201A1 (en) | 2017-12-20 | 2019-06-21 | IFP Energies Nouvelles | PROCESS FOR TREATING LIGNO-CELLULOSIC BIOMASS |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| M. BALAT: "Production of bioethanol from lignocellulosic materials via the biochemical pathway: A review", ENERGY CONVERSION AND MANAGEMENT, vol. 52, 2011, pages 858 - 875, XP055567536, DOI: 10.1016/j.enconman.2010.08.013 |
| N. SARKARS. KUMAR GHOSHS. BANNERJEEK. AIKAT: "Bioethanol production from agricultural wastes : an overview", RENEWABLE ENERGY, vol. 37, 2012, pages 19 - 27 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024074383A1 (en) | 2024-04-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9434961B2 (en) | Continuous process for the production of ethanol from lignocellulosic biomass | |
| EP2774992B1 (en) | Process for production of alcohol and / or solvents from biomass with washing of the lignocellulosic solid residue obtained after hydrolysis | |
| EP2430171B1 (en) | Method for producing alcohols and/or solvents from lignocellulosic biomass with acid recycling of solid residues | |
| FR3053357B1 (en) | PROCESS FOR RECOVERING ALCOHOLS IN A FERMENTER | |
| EP3728410B1 (en) | Lignocellulosic biomass treatment method | |
| EP2964771B1 (en) | Process for production of alcohol and / or solvents from biomass with washing of the lignocellulosic solid residue obtained after fermentation | |
| FR3069248A1 (en) | PROCESS FOR TREATING LIGNO-CELLULOSIC BIOMASS | |
| WO2012140334A1 (en) | Method for producing ethanol and solvents from lignocellulosic biomass including the recirculation of a butyl wine obtained by fermenting pentoses | |
| WO2014060674A1 (en) | Method for producing ethanol from biomass, including recirculating an internal flow containing ethanol upstream from or within the pretreatment | |
| CA2830321C (en) | Method for producing ethanol and solvents from lignocellulosic biomass including the recirculation of an ethylic wine made from pentose fermentation | |
| EP3728409B1 (en) | Method for treating lignocellulosic biomass | |
| WO2020152105A1 (en) | Method for treating a lignocellulosic biomass | |
| CA3119407A1 (en) | Process for treating lignocellulosic biomass | |
| WO2024074383A1 (en) | Method for treating a lignocellulosic biomass | |
| FR3121451A1 (en) | Ligno-cellulosic biomass treatment process | |
| WO2023241996A1 (en) | Method for processing lignocellulosic biomass | |
| FR2997093A1 (en) | PROCESS FOR PRODUCING ALCOHOLS AND / OR SOLVENTS FROM BIOMASS WITH RECYCLING OF AN INTERNAL FLOW COMPRISING ALCOHOLS AND / OR SOLVENTS UPSTREAM OR WITHIN PRETREATMENT | |
| WO2024115096A1 (en) | Method for treating an aqueous-phase mixture of compounds comprising sugars having 5 and 6 carbon atoms | |
| FR2974114A1 (en) | Producing alcohols, comprises e.g. pretreating acid or alkali from cellulosic or lignocellulosic substrate, washing and enzymatic hydrolyzing the pretreated substrate, and fermenting ethyl hexose content in hydrolyzate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20240405 |