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Thèse soutenue

Etude de l'extraction d'éthanol produit par fermentation d'un substrat lignocellulosique par bacillus stéarothermophilus : étude expérimentale des procédés membranaires

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Auteur / Autrice : Elisabeth Roy
Direction : Dominique Depeyre
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie appliquée et Génie des procédés
Date : Soutenance en 1995
Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris

Résumé

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L'objectif de ce travail est d'extraire, par un procédé membranaire, l'éthanol produit par fermentation d'un substrat lignocellulosique par une bactérie thermophile bacillus stearothermophilus LLD16. Parmi les procédés membranaires relevant tout ou partie des équilibres liquide-vapeur, la distillation transmembranaire est le procédé retenu. Quatre sortes de matériaux membranaires sont testes avec différents seuils de coupure ; le polypropylène 0,2m ; le PVDF 0,2µm et le PTFE 0,2 et 0,02µm. En présence d'une solution aqueuse concentrée a 25 g. L-1 en éthanol, seules les membranes en PVFD et en PTFE offrent des résultats reproductibles et, optimaux pour des dépressions respectives de 190 et de 180mbars. La complexification progressive du milieu d'alimentation, d'un mélange synthétique à un réel moût de fermentation, oblige a délaisser la membrane en PVDF laquelle perd ses propriétés physico-chimiques en présence des acides formique et acétique. Quant à la membrane en PTFE 0,2mµ, la présence de la bactérie dans le moût de fermentation entraine une destruction progressive de la membrane qui semblerait être due au problème du rapport taille des bactéries/diamètre des pores. Ainsi, seule la membrane en PTFE dont le seuil de coupure est de 0,02µm, est apte à remplir la triple fonction de vaporisation préférentielle de l'éthanol et donc de rétention des acétique et formique et des microorganismes. Ce type de membrane est par ailleurs peu sensible au colmatage. Elle autorise des flux totaux de l'ordre de 10,5 kg. H-1. M-2, des flux d'éthanol de l'ordre de 3 kg. H-1. M-2 et un facteur d'enrichissement de l'ordre de 4. Lorsque le module de distillation transmembranaire est directement connecté au fermenteur, la concentration en bactéries passe de 3 à 7 g. L-1. En condition aérobie, cette concentration peut atteindre 10 g. L-1. Il faut toutefois noter que lorsque la concentration dépasse 7 g. L-1, la pression interne à la membrane augmente et reflète un début de colmatage. A partir de ces résultats différents schémas de procédés ont pu être ainsi proposés.