Relation Morphologie/Réactivité des substrats lignocellulosiques : impact du prétraitement par explosion à la vapeur

par Charlotte Loustau Cazalet

Projet de thèse en MEP : Mécanique des fluides Energétique, Procédés


Sous la direction de Christine Chirat.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de I-MEP2 - Ingénierie - Matériaux, Mécanique, Environnement, Energétique, Procédés, Production , en partenariat avec Laboratoire de Génie des Procédés Papetiers (laboratoire) depuis le 02-11-2015 .


  • Résumé

    Dans le cadre de la lutte contre le réchauffement climatique, la production de bioéthanol à partir de ressources lignocellulosiques est une voie fortement étudiée par les organismes de recherche et les industriels du secteur de l'énergie. Dans tous les cas d'étude, le procédé s'organise autour de 3 étapes clés : une étape de prétraitement qui permet d'éliminer les hémicelluloses et de rendre la cellulose plus réactive, une étape d'hydrolyse enzymatique de la cellulose en glucose et une étape de fermentation alcoolique. La thèse se propose d'étudier plus précisément l'étape de prétraitement par explosion vapeur. Cette opération consiste à mettre en contact pendant 5-30 min un substrat lignocellulosique (préalablement acidifié ou non) en présence de vapeur à 150-200°C avant de réaliser une détente explosive. La partie réactive permet d'hydrolyser les polymères d'hémicelluloses en oligomères et sucres solubles tandis que la partie explosive améliore la réactivité de la cellulose en augmentant la surface accessible aux enzymes. L'objectif de la thèse consiste à mettre au point des protocoles expérimentaux de caractérisation des substrats lignocellulosiques et d'étudier ensuite l'impact de l'hydrolyse acide et de la détente explosive sur la qualité des substrats prétraités. Pour ce faire, le doctorant aura accès à différents outils pilote basés à Lyon, Grenoble et Liège. A l'issu de ce travail de recherche, un modèle de connaissance sera établi et permettra de faire le lien entre les caractéristiques de la biomasse, les conditions de prétraitement et sa réactivité en hydrolyse enzymatique.

  • Titre traduit

    Morphology / Reactivity relationship of lignocellulosic substrates: impact of steam explosion pretreatment


  • Résumé

    Due to environmental issues such as global warming and air pollution, the production of bioethanol from lignocellulosic resources is part of the solutions that are studied by many research organizations and industries in the energy sector. In each case study, the process is organized around three key steps: a pretreatment step that eliminates the hemicellulose and makes the cellulose more reactive, an enzymatic hydrolysis step of cellulose into glucose and a fermentation step. The present thesis consists in studying in details the steam explosion pretreatment step. This operation consists of contacting for 5-30 min a lignocellulosic substrate (previously acidified or not) in the presence of steam at 150-200°C before performing explosive release. The reactive part allows hydrolyzing hemicellulose polymers into soluble oligomers and sugars while the explosive part improves the reactivity of the cellulose by increasing the surface accessible to enzymes. The aim of the thesis is to develop experimental protocols for characterizing lignocellulosic substrates and then to study the impact of acid hydrolysis and explosive release on the quality of the pretreated substrates. To do this, the student will have access to various experimental pilot units based in Lyon, Grenoble and Liège. At the end of this research, a knowledge model will be established to link the characteristics of the biomass and the conditions of pretreatment to the enzymatic hydrolysis reactivity