Bioraffinerie intégrée : sucres et fibres - 4FME3063

Objectif(s)

Acquis de l'apprentissage :

• Mettre en œuvre différents procédés de bioraffinerie : hydrolyse des sucres, délignification, désencrage
• Analyser le bois et les celluloses produites par les procédés (bioraffinerie, désencrage)
• Connaître les propriétés des celluloses produites : degré de polymérisation, blancheur, caractéristiques morphologiques et physiques des fibres de cellulose, quantification de lignine résiduelle, quantification d'encre résiduelle
• Faire des bilans matière sur les différentes biomasses végétales et sur les flux matière dans les différents procédés
• Comprendre la valorisation des sucres et des celluloses et la conception des bioraffineries intégrées

Contenu(s)

Découverte concrète la bioraffinerie intégrée via la réalisation au laboratoire d’expérimentations (mise en œuvre de procédés et caractérisation des fibres et bioproduits obtenus)

• mise en œuvre de différents procédés de bioraffinerie: délignification, désencrage
• mise en pâte, purification des fibres, blanchiment
• caractérisation des celluloses produites : degré de polymérisation, blancheur, caractéristiques morphologiques et physiques des fibres de cellulose, quantification de lignine résiduelle
• réalisation de bilans matières sur les différentes biomasses végétales
• réflexions sur la valorisation des fibres et sous-produits, et la conception des bioraffineries intégrées

Séance 1 : présentation de l’option
Séance 2 : préparation des réactifs de la cuisson chimique, en vue de la cuisson soude d'un mix de bois de feuillus ou d'un bois de résineux ; préparation des solutions et des réactifs, dosages, remplissage des réacteurs ; la cuisson proprement dite (cycle de température) sera effectuée hors séance par l'enseignant
Séance 3 : vidage des réacteurs, défibrage mécanique et récupération des fibres écrues, et de la liqueur noire ; rendement massique de la cuisson, calcul du facteur H, dosage de l'alcali effectif résiduel, séchage des pâtes
Séance 4 : cinétique de désencrage ; récupération des mousses et des fibres
Séance 5 : caractérisation morphologique et physique des fibres issues de la cuisson chimique, des fibres issues du désencrage, et des mousses issues du désencrage
Séance 6 : hydrolyse secondaire des filtrats d’hydrolyse et hydrolyse des fibres sortie désencrage pour analyse des sucres (l’analyse des sucres sur le filtrat de la pré-hydrolyse, sur le filtrat de l’hydrolyse secondaire et sur le filtrat de l’hydrolyse des fibres désencrées sera réalisée par l’équipe BIOCHIP et les résultats communiqués aux Etu)
Séance 7 : indice kappa des pâtes écrues ; blanchiment au chlorite de sodium ; rendement du blanchiment, calcul de la demande en oxydant ; séchage des pâtes ; test de qualité des fibres : résistance à l'endommagement des fibres soumises à une hydrolyse acide contrôlée par HCl
Séance 8 : suite de la caractérisation des fibres (pâtes blanchies)
Séance 9 : degré de polymérisation viscosimétrique de la cellulose des pâtes chimiques blanchies
Séance 10 : suite et fin de la caractérisation des fibres
Séance 11 : calculs, synthèse des résultats et des conditions opératoires, discussion et synthèse en vue de la rédaction du rapport

Cours de chimie de la biomasse végétale (Pagora 1ère année, S5)
Cours de bioraffinerie-bioproduits (Pagora 2ème année, S7)
Cours de fibres cellulosiques de récupération (Pagora 2eme année, S7)
Cours de génie de la fabrication des pâtes cellulosiques (Pagora 2eme année, S7)
Cours et TP de physique du papier (Pagora 2ème année, S7)
Cours de microscopie appliquée à l’étude des biomatériaux (Pagora 1ère année, S5)