Bioéthanol : optimiser le prétraitement du bois pour une production rentable

Le prétraitement par explosion à la vapeur a déjà prouvé son efficacité dans différents secteurs industriels mais reste très coûteuse pour la production de bioéthanol de seconde génération : elle représente 30 à 50 % des coûts en équipements sur l’ensemble du procédé de fabrication de bioéthanol et 20 à 25 % des coûts opérationnels.

En partant de cette problématique, des scientifiques de l'UMR FARE en collaboration avec l’entreprise Européenne de Biomasse dans le cadre de la thèse CIFRE d'Edwige Audibert ont eu pour objectif de maximiser la production d’éthanol tout en limitant le coût du prétraitement.

Les résultats obtenus ont permis de déterminer les conditions optimales de prétraitement pour 3 espèces de bois (chêne, peuplier et épicéa) et mettent en avant que la production d’éthanol augmente avec la sévérité du prétraitement jusqu’à des conditions de sévérité moyenne puis devient stable, démontrant que les conditions les plus drastiques ne sont pas les plus pertinentes à appliquer. À partir de ces données et en prenant en compte les gammes de rendement propres du procédé d’explosion à la vapeur exploité par Européenne de Biomasse, les scientifiques ont réussi à établir des scénarios uniquement pour le chêne et le peuplier afin d’optimiser l’étape de prétraitement et maximiser ainsi la production de bioéthanol, tout en étant viable économiquement.

Le meilleur compromis pour le chêne correspond à environ 15 min de prétraitement à 198 °C, avec un rendement en bioéthanol de 129 mg/g de matière sèche pour une augmentation de 22% de l’investissement économique. Pour le peuplier, il correspond à environ 10 min de prétraitement à 205 °C avec un rendement de 111 mg/g de matière sèche et une augmentation de 16 % de l’investissement. Par rapport aux rendements optimaux calculés sans aucun critère économique, cela représente une diminution très modérée de respectivement 9 % et 4 % pour le chêne et le peuplier tandis que les coûts de prétraitement sont réduits de 25 à 50 %.

Cette étude montre la possibilité d’une optimisation du prétraitement et de la conversion de la biomasse végétale adaptée aux conditions industrielles d’une entreprise au niveau des critères d’investissement matériel et opérationnel, à travers l’exemple du bioéthanol. Cette méthode pourrait donc être facilement transférée à la production d’autres produits d’intérêts dérivés du glucose comme des bioplastiques ou des biosolvants.

Communiqué de presse d'INRAE : https://www.inrae.fr/actualites/bioethanol-optimiser-pretraitement-du-bois-production-rentable

Article : Audibert E, Floret J, Quintero A, Martel F, Rémond C, Paës G (2025) Determination of trade-offs between 2G bioethanol production yields and pretreatment costs for industrially steam exploded woody biomass. Applied Energy 380, 125028. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.125028

Contacts : Pr Caroline Rémond, caroline.remond@univ-reims.fr & Dr Gabriel Paës, gabriel.paes@inrae.fr