Composition chimique et valorisation énergétique des biomasses végétales

Bruno GODIN
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Composition chimique et valorisation énergétique des biomasses végétales

Dans un monde en pleine évolution et confronté aux défis de la croissance verte et du changement climatique, les biomasses végétales ont un potentiel important comme source d’énergie et de bioproduits en raison de leur grande disponibilité et durabilité.

Le CRA-W a approfondi l’étude de la composition chimique des espèces végétales fibreuses et leurs aptitudes aux conversions énergétiques. Cette étude a été menée dans le cadre du projet BIOETHA2 (projet loi Moerman) et ENERBIOM (projet transfrontalier INTERREG IVa «Grande Région») ainsi que la thèse de B. Godin. Cette recherche s’est attardée sur la production de biomasses végétales fibreuses riches en fibres (cellulose et hémicelluloses), comme le miscanthus, le panic érige, le sorgho fibre, le maïs fibre, les prairies, les pailles de céréales et le chanvre. La sélection des espèces végétales adaptées aux conversions énergétiques requiert une bonne connaissance de leur composition chimique et de leurs aptitudes à être transformées en biométhane ou en bioéthanol par fermentation, ou à être utilisées comme combustible solide.

Nous avons développé une méthode d'analyse pour le dosage des fibres appropriée au domaine de la conversion énergétique des biomasses végétales. Sa mise en œuvre a pu être réalisée grâce à un détecteur d’aérosol chargé (CAD) financé via les fonds libérés par la loi Moerman. Nous avons montré que cette méthode permet de doser la cellulose, les hémicelluloses et la composition des hémicelluloses avec un degré élevé d’exactitude. En analysant de nombreuses biomasses, nous avons découvert que la diversité de leur composition chimique peut se structurer en groupes de biomasses présentant non seulement des propriétés et des teneurs en fibres similaires, mais aussi des origines phylogénétiques communes. Pour réduire les coûts analytiques, notre approche a permis de sélectionner trois paramètres couramment analysés (teneurs en cellulose, en hémicelluloses et en substances minérales) comme suffisants pour prédire les aptitudes des biomasses aux différentes conversions énergétiques. Finalement, il apparaît que la productivité brute d’énergie par hectare dépend prioritairement de la productivité en matière sèche des cultures, bien plus que de l'évolution de leur composition chimique en cours de croissance et encore plus que les modalités de culture (sites, années, variétés et niveaux de fertilisation azotée).
Les enseignements que nous avons tirés lors de cette recherche peuvent également être utilisés dans le cadre de la transformation de biomasses végétales en bioproduits par bioraffinage. Ce type de recherche est mené par le CRA-W dans le cadre du projet de post-doctorat BioThermoRaf financé par la loi Moerman.

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