Avec la transition écologique de l’industrie chimique et la quête de matières premières renouvelables, le développement de nouveaux processus pour la conversion de la biomasse ligneuse a été stimulé. C’est également le cas à la KU Leuven.

« Nous travaillons depuis environ dix ans sur l’application de la catalyse hétérogène dans les transformations de la biomasse », explique Sander Van den Bosch, R&D manager chez Biocon. « Traditionnellement, des catalyseurs homogènes sont utilisés. Nous étudions cependant si des catalyseurs solides, utilisés dans les processus chimiques classiques, peuvent également être appliqués à la conversion de la biomasse ligneuse. » À l’échelle du laboratoire, cela a donné des résultats intéressants. Mais avant que l’industrie puisse réellement utiliser ces nouveaux processus, plusieurs étapes de mise à l’échelle sont nécessaires. « Avec la prochaine étape, nous voulons démontrer que nos processus fonctionnent également à l’échelle du kilogramme. Mais nous ne pouvons pas réaliser cette mise à l’échelle dans notre laboratoire. C’est pourquoi nous avons recherché des installations en Belgique et dans les pays voisins. Nous avons réalisé plusieurs essais réussis à l’Institut Fraunhofer en Allemagne. Mais comme nous avions besoin d’une installation que nous pourrions utiliser et adapter régulièrement, nous avons, grâce à la disponibilité de fonds publics, pu mettre en place notre propre installation. »

TRANSfarm

En décembre, l’usine pilote Biocon a été officiellement inaugurée au centre de recherche agricole TRANSfarm de la KU Leuven à Bierbeek. TRANSfarm vise à accélérer la mise en pratique des innovations dans la bio-économie et la biotechnologie. « Nous disposons là-bas d’un grand hall de 550 mètres carrés pour l’installation pilote et d’autres équipements futurs. » Le cœur de Biocon, le réacteur d’une capacité de 200 litres, est la première installation récemment mise en service. Dans le réacteur, différents types de réactions peuvent être testés. « Avec notre procédé, nous pouvons convertir différents types de biomasse ligneuse en deux produits, de l’huile de lignine et une pâte de cellulose. Nous utilisons toutes sortes de résidus végétaux, par exemple de l’agriculture, de la gestion forestière ou de l’herbe coupé sur les bords des routes. Ce qui est spécial dans notre procédé, c’est que nous utilisons un catalyseur solide. C’est différent des conversions normales de biomasse. Normalement, un catalyseur homogène est utilisé. Pensez, par exemple, à l’industrie des pâtes et papiers qui utilise des acides ou des bases pour la transformation du bois. Nous dissolvons la lignocellulose des matières premières dans un solvant et la mettons en contact avec des catalyseurs solides de la pétrochimie. Nous appliquons essentiellement la chimie classique aux matières premières biologiques. » Le résultat de ce concept de réacteur innovant est la production de produits innovants. « Souvent, la biomasse est convertie en lignine pulvérulente, ce qui est ensuite difficile à convertir davantage et est souvent brûlée pour produire de l’énergie aujourd’hui. L’huile de lignine de notre procédé peut être directement utilisée comme alternative aux produits dérivés de phénol fossile, tels que les plastiques, les colles, la peinture. Les fibres dans la pâte de cellulose peuvent être utilisées dans la production de papier, de carton ou de textile. Mais la pâte peut également être convertie en bioéthanol de deuxième génération ou d›autres biocarburants par exemple. »

Conditions chimiques

Le réacteur est conçu pour des conditions chimiques. « Bien que nous utilisions la biomasse comme matière première, nous n’effectuons pas les réactions avec des biocatalyseurs, tels que des enzymes, des levures ou des bactéries, qui nécessitent des conditions douces. Nous utilisons des catalyseurs chimiques et le réacteur est conçu pour résister à des températures et des pressions élevées. Il est également certifié ATEX. » Le concept innovant et les installations suscitent l’intérêt tant des petites que des grandes entreprises. « En plus de nos propres recherches sur le processus et les produits, nous collaborons également étroitement avec les entreprises pour maximiser l’impact de nos recherches et de nos installations.» Il n’est donc pas inconcevable que les installations soient utilisées à l’avenir pour d’autres matières premières et processus. « Pensez par exemple au recyclage chimique des plastiques usagés. »

Expansion et Collaboration à venir

Au cours des quatre prochaines années, Biocon travaillera avec TotalEnergies pour explorer les possibilités d’extension de la technologie afin de produire des produits chimiques et des carburants renouvelables. « TotalEnergies est à la recherche de développements susceptibles de l’aider à passer des ressources fossiles aux ressources renouvelables. » Si les développements sont positifs au cours des quatre prochaines années, nous espérons étendre le processus à une échelle de démonstration. Cela nous aidera à poursuivre la construction de la bioraffinerie, en faisant les bons choix qui sont pertinents sur le plan industriel. L’entreprise effectuera également des tests avec des échantillons plus importants de pâte à papier et d’huile de lignine pour mieux évaluer le potentiel de ces matières premières. » L’entreprise soutiendra également l’expansion de l’installation pilote. « Outre la conversion de la biomasse en pâte et en huile de lignine, nous nous concentrons également sur la suite des opérations en construisant d’autres installations de traitement. Par exemple, pour évaporer les solvants, sécher la pâte et continuer à transformer l’huile de lignine. L’objectif est que d’autres partenaires industriels rejoignent éventuellement le partenariat.» La poursuite du développement des installations pilotes en collaboration avec TotalEnergies bénéficiera d’une contribution de 8,2 millions d’euros du plan de relance « Vlaamse Veerkracht » dans le cadre du plan de relance européen.