BIOMASSE BRUTE

Domaine de l'invention

L'invention concerne la production d'acide lactique à partir d'une biomasse brute. En particulier, l'invention concerne un procédé de production d'acide lactique par prétraitement basique puis hydrolyse et fermentation anaérobies simultanées en conditions non stériles et ses utilisations notamment dans la production de biocarburants, solvants et biopolymères.

Etat de la technique

Les dérivés des produits pétroliers sont notamment responsables de la pollution par les matières plastiques et du dérèglement climatique augmentant la température moyenne océanique et atmosphérique. Celui-ci est dû à la quantité de chaleur piégée à la surface terrestre, essentiellement du fait des émissions de gaz à effet de serre. Il est donc important de limiter les consommations de produits pétroliers pour lutter contre l'effet de serre et réduire les pollutions liées à ces produits, notamment la pollution atmosphérique, la pollution des sols et celle des océans occasionnée par l'accumulation des matières plastiques.

La biomasse est une source traditionnelle d'énergie et de matériaux et commence à être utilisée sous une forme industrielle pour concurrencer les filières classiques dans la production d'énergie ou de matériaux plastiques. La biomasse comprend notamment tous les produits et résidus organiques d'origine végétale ou animale, y compris les résidus de l'alimentation humaine et animale, les résidus et effluents industriels et urbains et la biomasse ligno-cellulosique.

Il est ainsi déjà connu des procédés permettant d'utiliser la biomasse comme matière première afin de produire de l'énergie telle que des biocarburants ou des plastiques d'origine renouvelable, éventuellement composables ou recyclables.

Le principal biocarburant utilisé dans le monde est l'éthanol dit de première génération, fabriqué à partir de sucres de betterave, de canne à sucre ou d'amidon de céréales. Le principal bioplastique utilisé est le polylactate (PLA) qui est également fabriqué à partir de sucres ou d'amidon. Enfin l'un des principaux solvants de la chimie verte est l'éthyl lactate également produit à partir de sucres. Ces nouvelles productions sont certes intéressantes d'un point de vue environnemental mais elles ont un impact non négligeable sur la filière alimentaire. En effet, elles utilisent la partie alimentaire ou noble des plantes, notamment les sucres des plantes sucrières, betterave et canne à sucre, et l'amidon des plantes amylacées, ce qui crée une concurrence avec l'alimentation et oblige à cultiver d'autres surfaces pour nourrir la population humaine Par conséquent, il est d'intérêt de développer des méthodes alternatives, notamment dans la production de biocarburants, de solvants et de biopolymères obtenus à partir d'acide lactique, lui- même obtenu par fermentation de la biomasse brute et/ou de la biomasse ligno-cellulosique. De telles méthodes alternatives permettraient de concilier la production alimentaire et la production d'acide lactique sans impact sur la filière alimentaire. Les produits obtenus peuvent alors être qualifiés de seconde génération, lorsque leur procédé de production n'utilise ni les sucres extraits de la betterave ou de la canne à sucre, ni l'amidon extrait des plantes amylacées. La biomasse ligno-cellulosique est une biomasse d'origine végétale qui est constituée principalement de cellulose, d'hémicelluloses et de lignine, les autres composants étant principalement les protéines et les cendres. II est déjà connu plusieurs procédés de production d'acide lactique à partir d'une biomasse ligno- cellulosique avec ou sans hydrolyse et fermentation simultanées. De tels procédés convertissent en sucres par hydrolyse les deux principaux polymères d'une biomasse, la cellulose et les hémicelluloses, puis convertissent les sucres en acide lactique par fermentation grâce à des bactéries spécifiques en milieu stérile. Ainsi il est connu des procédés reprenant les étapes suivantes : broyage, éventuellement accompagné d'autres techniques (ultrasons,..) attaque de la lignine par des bases, des acides ou des champignons, hydrolyse de la cellulose et des hémicelluloses par de la vapeur, des bases ou des acides et des enzymes, avec de nombreuses variantes (explosion à vapeur, acides concentrés ou dilués,...) fermentation lactique dans le même réacteur ou dans des réacteurs différents par des bactéries pures, telles que les Lactobacillus par exemple, en milieu stérile.

De tels traitements sont efficaces mais globalement complexes. Ils ne parviennent pas à exploiter l'ensemble d'une biomasse (les protéines et la lignine par exemple ne sont généralement pas exploitées, la cellulose et les hémicelluloses une fois déstructurées ne sont pas toujours converties dans leur totalité en sucres). Le rendement en acide lactique peut être élevé par rapport aux sucres ou par rapport à l'ensemble cellulose plus hémicellulose (parfois jusqu'à 90% ou 95%), mais il ne dépasse généralement pas 30% à 70% par rapport à l'ensemble de la biomasse brute sèche de départ. De plus, ces traitements sont coûteux, notamment par suite de la mise en oeuvre de conditions stériles et le cas échéant par suite du coût élevé des enzymes.

Il est également connu des procédés de fermentation anaérobie d'une biomasse brute notamment à partir de biodéchets ou d'une biomasse ligno-cellulosique (pailles, plantes entières etc.) dans la production de biogaz ou la production d'acide gras volatils (AGV). De tels procédés peuvent être opérés en milieu non stérile et à partir d'inoculums variés tels que des boues de stations d'épuration ou des inoculums de rumen. Toutefois, de tels procédés à partir d'une biomasse brute sont exploités généralement pour la production de biogaz ou parfois pour la production d'acides gras volatils et non pour la production d'acide lactique.

Des procédés de production d'acide lactique à partir d'une biomasse mettant en oeuvre une hydrolyse et une fermentation, simultanées ou non, ont déjà été décrits dans l'art antérieur notamment les procédés développés par R. Bayitse en 2015 ou par J. Venus en 2018. Toutefois, ces procédés sont mis en oeuvre en conditions stériles avec des bactéries spécifiques et avec des prétraitements différents de ceux de la présente invention.

L'invention vise à résoudre les problématiques et inconvénients de l'art antérieur notamment en permettant la production d'acide lactique à partir d'une biomasse brute par prétraitement, puis hydrolyse et fermentation simultanées, en conditions non stériles, sans concurrencer la production alimentaire, avec de très bons rendements et des coûts peu élevés.

Description de l'invention

Ainsi, selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de production d'acide lactique à partir d'une biomasse brute par prétraitement basique, puis hydrolyse et fermentation anaérobie simultanées comprenant les étapes suivantes : a. Pré-traitement d'une biomasse brute comprenant successivement les sous-étapes suivantes : i. Broyage d'une biomasse brute, ii. Dilution de la biomasse broyée, et iii. Traitement basique à une température inférieure ou égale à 90°C pendant au moins 2 heures, b. Hydrolyse et fermentation anaérobie simultanées de la biomasse ainsi prétraitée, en conditions non stériles en présence d'un inoculum de bactéries mélangées, et c. Extraction de l'acide lactique produit à l'étape b.

En particulier, la biomasse brute utilisée pour la mise en œuvre du procédé peut être issue de biodéchets, d'effluents d'élevage, d'effluents agro-industriels ou d'une biomasse ligno-cellulosique, en particulier de pailles, de plantes entières ou de sous-produits agricoles ou agro-industriels ou de la forêt ou de l'industrie du papier. Préférentiellement, le traitement basique est réalisé à une température comprise entre 30° et 90°C pendant une durée comprise entre 2 heures et 120 heures.

Préférentiellement, l'inoculum est un inoculum de rumen, un inoculum de station d'épuration ou un inoculum de biodéchets ou un ensemble de bactéries mélangées récolté dans un milieu tel que le sol, l'eau, les résidus d'animaux ou de végétaux, ...

De façon surprenante, le procédé selon l'invention, permet d'obtenir des rendements massiques très élevés, proches de 70%, et même 100%. Le traitement global d'une biomasse qui enchaîne une déstructuration basique de cette biomasse, une hydrolyse poussée de ses composants et une fermentation anaérobie permet d'obtenir une masse d'acide lactique supérieure à 70% de celle de la biomasse initiale. Le procédé permet ainsi d'utiliser des substrats à faible coût et d'obtenir la conversion, non plus uniquement de la cellulose et des hémicelluloses, mais aussi de la majorité des protéines et d'une partie de la lignine en acide lactique. Le rendement étant très élevé, cela permet aussi de limiter fortement le coût de traitement des résidus et effluents.

La présente invention se rapporte en outre à un procédé de production d'esters d'acide lactique, dans lequel on met en œuvre le procédé de production d'acide lactique selon l'invention suivi d'une étape d'estérification par des alcools permettant d'obtenir lesdits esters d'acide lactique.

L'invention concerne également l'utilisation d'au moins un ester d'acide lactique comme biocarburant afin d'être incorporé dans de l'essence, du gazole, du fioul domestique ou du kérosène, en particulier l'utilisation de méthyl lactate, d'éthyl lactate, de propyl lactate ou de butyl lactate.

Alternativement, l'invention concerne un procédé de production d'un polymère, dans lequel on met en œuvre le procédé de production d'acide lactique selon l'invention suivi d'une purification et d'une polymérisation permettant d'obtenir le lactide, dimère de l'acide lactique. Puis, le lactide obtenu est lui-même polymérisé pour obtenir du polylactate (PLA). D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre.

Définitions

Par « acide gras volatil » au sens de l'invention, on entend un monoacide gras carboxylique à chaîne aliphatique de un à six atomes de carbone (acides formique, acétique, proprionique, butyrique, valérique et caproïque), ou l'un de ses isomères.

Par « acide lactique », on entend un acide alpha hydroxylé, en particulier un acide 2- hydroxypropanoïque et ses différents énantiomères sous les numéros CAS 50-21-5, 79-33-4 et 10326-41-7. Par « lactate », on entend également au sens de l'invention un acide lactique sous forme ionisé ou de sel ou un ester d'acide lactique.

Par « acide polylactique » ou « PLA », on entend au sens de l'invention un polymère biodégradable obtenu par des polymérisations successives à partir d'acide lactique. Le PLA est également communément dénommé bioplastique.

Par « inoculum », on entend au sens de l'invention une substance ou un mélange de substances comprenant des germes vivants ou non et leurs mélanges, notamment des micro-organismes tels que des bactéries, préférentiellement un mélange de bactéries naturellement présentes dans le rumen des vaches, les stations d'épuration, l'eau, les sols ou les résidus d'animaux ou de végétaux.

Par « bactéries mélangées », on entend au sens de l'invention un mélange de plusieurs types de bactéries naturellement présentes dans l'inoculum selon l'invention, telles que des bactéries autotrophes, hétérotrophes, aérobies, anaérobies, mésophiles, psychrophiles, thermophiles, hydrolytiques et lactiques. Préférentiellement, un tel mélange de bactéries comprend au moins deux types de bactéries différentes dont les bactéries hydrolytiques et les bactéries lactiques telles que des bactéries homolactiques comme certains Loctococcus, LactobaciUus et Streptococcus qui produisent principalement de l'acide lactique ou des bactéries hétérolactiques comme Leuconostoc et certains LactobaciUus qui produisent aussi de l'éthanol et du C02.

Par « biomasse brute », on entend au sens de l'invention toute matière organique d'origine végétale (micro-algues incluses), animale, industrielle, bactérienne ou fongique n'ayant reçu aucun traitement ou pré-traitement particulier au préalable. La biomasse brute est donc considérée comme une biomasse en l'état, non traitée. Par « biodéchets », on entend au sens de l'invention une biomasse comprenant des déchets de l'alimentation et d'autres déchets organiques fermentescibles, y compris des polymères biodégradables tels que le PLA.

Par « broyage fin » au sens de l'invention, on entend l'obtention, à partir d'une biomasse par tout type de broyeur, de particules présentant un diamètre au moins inférieur ou égal à 4mm.

Par « effluents d'élevage », on entend au sens de l'invention des effluents issus des activités d'élevage. Notamment les effluents classiques tels que les fumiers et lisiers ou les effluents d'élevage laitier tels que les eaux de lavage après la traite ou les jus d'écoulement des silos d'herbe ou de maïs ou les eaux pluviales souillées par les déjections des bovins. Par « incorporation d'un composé au taux de x% en volume dans le carburant » (en particulier par « incorporation d'esters d'acide lactique au taux de x% en volume dans le carburant ») au sens de l'invention, on entend la constitution par tout moyen approprié d'un mélange par addition d'un volume de x% du composé (par exemple d'esters) et d'un volume de y% d'essence incluant d'éventuels autres additifs présents dans le carburant. Le carburant est ainsi constitué par le mélange x+y% dont x% du composé d'une part et y% d'essence ainsi que les éventuels autres additifs d'autre part.

Par « teneur en matière sèche », on entend au sens de l'invention, le rapport poids volume, par exemple 100g pour IL.

Description détaillée L'invention concerne ainsi un procédé de production d'acide lactique à partir d'une biomasse brute par prétraitement, hydrolyse et fermentation anaérobies simultanées comprenant les étapes suivantes : a. Pré-traitement d'une biomasse brute comprenant successivement les sous étapes suivantes : i. Broyage d'une biomasse brute, ii. Dilution de la biomasse broyée, et iii. Traitement basique à une température inférieure ou égale à 90°C pendant au moins 2 heures. b. Hydrolyse et fermentation anaérobies simultanées de la biomasse pré-traitée à l'étape a. en conditions non stériles en présence d'un inoculum de bactéries mélangées, et c. Extraction de l'acide lactique produit à l'étape b.

Préférentiellement, la biomasse brute utilisée pour la mise en œuvre du procédé est une biomasse non alimentaire et est choisie parmi les biodéchets d'origine végétale ou animale, y compris les résidus de l'alimentation humaine, les sous-produits et effluents d'élevage, les sous-produits et effluents agro-industriels et urbains, les polymères biodégradables et une biomasse ligno- cellulosique, c'est-à-dire parmi des biomasses non alimentaires. Lorsque la biomasse est une biomasse ligno-cellulosique, la biomasse est choisie parmi les pailles, les sous-produits agricoles, les plantes entières, tels que les cultures pérennes (taillis à courte rotation TCR, taillis à très courte rotation TTCR, miscanthus, fétuque, canne,...), les cultures annuelles (triticale, sorgho...) et les coproduits ligneux des cultures, les sous-produits agro-industriels, les sous-produits de la forêt tels que le bois, les déchets de bois ou les sous-produits de l'industrie du papier et leurs mélanges.

Par exemple, il peut s'agir d'un ensemble comprenant des feuilles et/ou des tiges et/ou des graines, mais également de sous-produits à caractère ligno-cellulosique tel que la bagasse de canne, les coques de fruits, les rafles de maïs, etc.

Lorsque la biomasse est un effluent d'élevage, il est préférentiellement choisi parmi les lisiers, les fumiers et les jus de silos.

Lorsque la biomasse est un effluent agro-industriel, il est préférentiellement choisi parmi les produits solides et liquides non alimentaires issus d'un procédé industriel ou du traitement des eaux d'usine.

Selon un autre mode de réalisation, la biomasse peut également être tout mélange tel qu'un mélange comprenant des biodéchets et une biomasse ligno-cellulosique ou des biodéchets et des effluents d'élevage.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la biomasse brute est broyée afin d'obtenir des particules présentant un diamètre inférieur ou égal à 4mm. Un broyage fin d'une biomasse brute permet en effet de faciliter sa dilution et ainsi optimiser l'efficacité du traitement basique. Il a ainsi été observé qu'un broyage fin combiné à un début de fermentation anaérobie permettait déjà d'obtenir un rendement massique en acide lactique par rapport à la biomasse sèche de l'ordre de 50% à 60%. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, la biomasse préalablement broyée est diluée dans l'eau à une teneur en matière sèche inférieure ou égale à 20%, préférentiellement 10% (poids/volume).

Préférentiellement, le traitement basique est réalisé à une température comprise entre 30° et 90°C. De manière particulièrement préférée, lorsque le traitement basique est réalisé et maintenu à une température comprise entre 35° et 50°C, l'acide lactique est obtenu dans des proportions élevées.

Lorsque le traitement basique selon l'invention est appliqué à la biomasse finement broyée et diluée, le rendement est encore amélioré. Le rendement obtenu est alors d'au moins 80%, par rapport à la biomasse sèche. Selon un objet préféré de l'invention, le traitement basique est réalisé pendant plusieurs heures avant d'initier la réaction de fermentation et d'hydrolyse par l'ajout de l'inoculum de bactéries mélangées. Un tel traitement basique est mis en œuvre pendant une durée comprise entre 2 et 120h, préférentiellement entre 12 et 72h, encore plus préférentiellement entre 24 et 48h.

Le traitement basique ou alcalin peut être réalisé avec toute base connue. Préférentiellement, la base est choisie parmi la soude, la chaux et l'ammoniaque.

Lorsque la base est ajoutée dans le mélange comprenant la biomasse broyée et diluée, sa concentration est préférentiellement comprise entre 1% et 10% en masse. Par exemple, le mélange comprend 10g d'une base selon l'invention et 100g d'une biomasse sèche.

Après l'étape a. de pré-traitement, le procédé selon l'invention comprend une étape b. d'hydrolyse et de fermentation de la biomasse prétraitée. Cette étape comprend l'ajout d'un inoculum de bactéries mélangées à la biomasse prétraitée à l'étape a. permettant d'initier la réaction d'hydrolyse et de fermentation.

La réaction d'hydrolyse correspond à la dépolymérisation des composants de la biomasse. La réaction de fermentation correspond à la production par les bactéries d'acide lactique qui peut éventuellement être accompagnée de production d'une certaine proportion d'acides gras volatils. Ladite réaction de fermentation et d'hydrolyse simultanée permet de réaliser ces deux opérations en même temps dans un même réacteur, d'où une économie en investissement et en fonctionnement.

Avantageusement, l'étape b. met en œuvre un inoculum comprenant des bactéries mélangées, soit un mélange de bactéries d'espèces différentes naturellement présentes dans ledit inoculum en conditions non stériles. Les inventeurs ont observé que les conditions non stériles permettaient d'obtenir de très bons rendements sans les inconvénients d'une fermentation et hydrolyse en conditions stériles. Une telle condition nécessite une étape supplémentaire de stérilisation, par exemple par autoclavage, suivi d'une inoculation de souches spécifiques pour la production d'acide lactique. Un autre avantage du procédé selon l'invention est qu'il n'est pas nécessaire d'apporter des nutriments sous la forme de milieux synthétiques coûteux tels que des amino-acides, des pectides ou des vitamines. Les pools comprenant des bactéries mélangées sont capables d'utiliser les acides aminés et protéines présentes dans la biomasse de départ ou éventuellement dans une biomasse peu chère que l'on peut ajouter (par exemple la litière de volaille).

Préférentiellement, le mélange de bactéries est constitué d'espèces différentes présentes dans l'inoculum. Ledit mélange comprend au moins deux types de bactéries différentes : des bactéries qui hydrolysent la biomasse, telle que des bactéries hydrolytiques permettant l'hydrolyse de la cellulose, les hémicelluloses et/ou l'amidon, et - des bactéries productrices d'acide lactique, par exemple des bactéries du genre

Lactobacillus.

Lors de la réaction de fermentation et d'hydrolyse de la biomasse pré-traitée à l'étape a., la production d'acide lactique abaisse fortement le pH du mélange biomasse-inoculum et celui-ci devient inférieur à 7. Préférentiellement, pendant l'étape b., le pH est maintenu à une valeur comprise entre 4 et 7, encore plus préférentiellement, le pH est maintenu à une valeur comprise entre 5 et 6 par l'utilisation d'un ajusteur de pH. Un tel pH compris entre 4 et 7, préférentiellement entre 5 et 6 permet ainsi, de protéger le pool de bactéries, soit le mélange de bactéries présent dans l'inoculum, d'être contaminé par des micro-organismes exogènes susceptibles de se développer à un pH supérieur à 7. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'inoculum est un inoculum de rumen des vaches ou d'autres ruminants, un inoculum de station d'épuration ou un inoculum de biodéchets ou un ensemble de bactéries mélangées récolté dans le milieu naturel (par exemple le sol, eau, résidus d'animaux ou de végétaux).

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le procédé de production est mis en oeuvre dans des conditions non stériles. De telles conditions évitent les coûts importants et les incidents éventuels liés à des conditions stériles dans lesquelles il faut empêcher que d'autres bactéries que celles spécifiquement choisies ne se développent et ne prennent le pas sur les bactéries lactiques. Or, de façon surprenante, un mélange de bactéries hétérogènes comprenant des bactéries productrices d'acide lactique, des bactéries permettant l'hydrolyse de la cellulose, des hémicelluloses ou de l'amidon et d'éventuelles d'autres espèces permet d'obtenir un rendement d'au moins 70%.

Le procédé selon l'invention comprend également une étape d'extraction de l'acide lactique produit, ladite extraction étant réalisée en continu ou en discontinu avant que celui-ci ne se transforme en acides gras volatils. En effet, il est connu que la fermentation anaérobie permet de générer des acides gras volatils par transformation de l'acide lactique, d'où l'intérêt d'extraire l'acide lactique avant sa transformation en acides gras volatils. Un pH compris entre 5 et 6 ralentit fortement ou empêche cette transformation.

L'extraction peut être réalisée par tout procédé connu de l'art antérieur. On peut notamment citer l'extraction par précipitation de sels, une extraction par résine échangeuse d'ions, une séparation par des membranes, une extraction liquide-liquide avec des solvants et/ou des extradants, une extraction gaz/liquide, des distillations fractionnées ou une distillation réactive, ou une distillation moléculaire. De telles extractions sont bien connues de l'homme du métier et appartiennent aux connaissances générales de ce dernier. Le procédé selon l'invention permet d'obtenir un rendement massique d'au moins 70%, préférentiellement d'au moins 75%. Le rendement étant le rapport entre l'acide lactique obtenu par le procédé selon l'invention et la biomasse sèche de départ. Selon un mode de réalisation préféré, ledit rendement peut être amélioré en augmentant la durée du traitement basique. Ainsi, une durée de 12h permet d'obtenir un rendement proche de 80% et une durée de 24h permet d'obtenir un rendement proche de 100%. Préférentiellement, le procédé vise à obtenir un rendement supérieur à 80%.

Une fois l'acide lactique produit et extrait, il peut être, soit mis en œuvre dans un autre procédé industriel, soit stocké. En particulier, l'acide lactique peut être utilisé pour de nombreuses applications décrites ci-après. Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé permettant de transformer l'acide lactique, soit en ester d'acide lactique par estérification avec un alcool : éthyl lactate ou butyl lactate par exemple, et pouvant être utilisé comme biocarburant et incorporé dans de l'essence, du gazole ou du kérosène ou utilisé comme solvant, soit en biopolymères tels que le polylactate (PLA) obtenu par des procédés connus de l'homme du métier (par exemple, purification, production d'un premier polymère, le lactide, suivi d'une polymérisation plus poussée).

Ainsi, l'invention concerne également un procédé de production d'ester d'acide lactique, dans lequel on met en œuvre le procédé de production d'acide lactique selon l'invention suivi d'une étape d'estérification par des alcools permettant d'obtenir des esters d'acide lactique.

Préférentiellement, l'alcool permettant d'initier la réaction d'estérification à partir de l'acide lactique est choisi parmi le méthanol, l'éthanol, le propanol ou le butanol pour obtenir respectivement le méthyl lactate, l'éthyl lactate, le propyl lactate ou le butyl lactate.

Dans le cadre de l'invention, la réaction d'estérification peut être une estérification catalytique ou enzymatique. Il peut s'agir d'une estérification chimique ou d'une estérification enzymatique, l'enzyme est alors préférentiellement choisie parmi les lipases. Les esters d'acide lactique obtenus sont préférentiellement le méthyl lactate, l'éthyl lactate, le propyl lactate ou le butyl lactate. Les esters d'acide lactique peuvent être utilisés comme biocarburants, préférentiellement le méthyl lactate, l'éthyl lactate, le propyl lactate ou le butyl lactate.

Ainsi, l'invention concerne l'utilisation d'esters d'acide lactique comme biocarburant afin d'être incorporé dans de l'essence, du gazole ou du fioul domestique ou du kérosène. Préférentiellement, lesdits esters sont incorporés à plus de 70% en volume au total dans de l'essence, plus préférentiellement lesdits esters sont incorporés à plus de 75% en volume, encore plus préférentiellement à un taux compris entre 70 et 99% en volume.

Selon un autre mode de réalisation, lesdits esters sont incorporés à moins de 50% en volume dans du gazole, préférentiellement lesdits esters sont incorporés à moins de 30% en volume, plus préférentiellement à un taux compris entre 5 et 30%, encore plus préférentiellement 10% en volume. Préférentiellement, ledit ester est l’éthyl lactate.

Selon un mode de réalisation préféré, l'invention concerne l'utilisation d'esters d'acide lactique notamment des esters lactiques obtenus par le procédé de production selon l'invention, comme biocarburant afin d'être incorporé dans de l'essence, du gazole, du fioul domestique ou du kérosène. Préférentiellement, lesdits esters sont incorporés à plus de 70% en volume au total dans de l'essence, préférentiellement à plus de 75% ; ou lesdits esters sont incorporés à moins de 50%, préférentiellement à moins de 30% en volume au total dans du gazole. Préférentiellement, l'invention vise l'utilisation d'éthyl lactate pour son incorporation dans l'essence. Préférentiellement, le taux d'incorporation de l'éthyl lactate dans l'essence est supérieur à 70% en volume, préférentiellement 75%. Un tel biocarburant permet de lutter contre l'effet de serre et réduire l'émission de polluants de l'air par les moteurs à allumage commandé, tels que les particules et les oxydes d'azote. Selon un autre mode de réalisation, le taux d'incorporation de l'éthyl lactate dans le gazole est d'au plus 50%, préférentiellement d'au plus 30% en volume.

Lorsqu'un ester d'acide lactique est incorporé dans un biocarburant, tel que le gazole, le fioul domestique ou le kérosène, le mélange comprend préférentiellement un composé terpénique, tel que le terpinéol, pour relever le point éclair du carburant. Préférentiellement, l'ester d'acide lactique est incorporé dans le gazole ou le kérosène ou le fioul domestique et comprend ledit composé terpénique. Préférentiellement, les esters d'acides lactiques incorporés dans le gazole, le fioul domestique ou le kérosène sont obtenus par le procédé selon l'invention.

Ainsi, l'invention concerne l'utilisation d'ester d'acide lactique selon l'invention, dans lequel un composé terpénique est ajouté dans lesdits esters obtenus par un procédé de production selon l'invention, pour relever le point éclair du carburant, préférentiellement pour relever le point éclair du carburant à 55°C ou plus.

Lorsque le carburant est le gazole, le composé terpénique est, préférentiellement, incorporé à une quantité comprise entre 0,2 et 2% en volume dans le mélange.

L'invention concerne également une composition au moins un ester d'acide lactique, au moins un composé terpénique, au moins un carburant. Préférentiellement, l'ester d'acide lactique est obtenu par le procédé de production selon l'invention, le composé terpénique est le terpinol, le carburant est le gazole ou le kérosène.

La composition selon l'invention comprend au moins 70% d'ester d'acide lactique en volume et de l'essence. La composition peut également comprendre au plus 30% d'esters d'acide lactique dans du gazole ou du kérosène.

Selon un aspect particulièrement préféré de l'invention, l'utilisation d'ester d'acide lactique est obtenu par le procédé de production qui met en œuvre le procédé de production d'acide lactique selon l'invention suivi d'une étape d'estérification par des alcools permettant d'obtenir des esters d'acide lactique. Préférentiellement, l'ester d'acide lactique est utilisé comme biocarburant.

Selon un autre aspect, l'invention concerne également l'utilisation d'ester d'acide lactique comme solvant, en particulier l'éthyl lactate.

Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé de production d'un polymère, dans lequel on met en œuvre le procédé de production d'acide lactique selon l'invention suivi d'une purification et d'une polymérisation permettant d'obtenir le lactide, dimère de l'acide lactique.

En particulier, ledit procédé de production comprend, en outre, une polymérisation supplémentaire à partir du lactide permettant d'obtenir un polylactate (PLA). Le PLA est actuellement le principal polymère d'origine non pétrolière. Il est biodégradable dans certaines conditions (température, humidité, épaisseur). Selon un autre aspect de l'invention, le traitement basique tel que décrit précédemment permet également de traiter du PLA recyclé en vue de régénérer l'acide lactique. Ledit acide lactique obtenu à partir de PLA recyclé peut également être utilisé comme matière première dans le procédé de production de biocarburant, solvant ou polymère tel que décrit précédemment.

Certains modes de réalisation particuliers de l'invention sont à présent décrits ci-après et sont uniquement illustratifs de certains modes de l'invention.

Exemples

Exemple 1. Production d'acide lactique selon l'invention.

Un échantillon de sorgho récolté « plante entière » (c'est-à-dire comprenant les graines, les tiges et les feuilles) a été finement broyé jusqu'à l'obtention de particules d'un diamètre inférieur à 4mm. Puis le broyât a été dilué dans de l'eau pour arriver à une teneur de 10% en matière sèche (100 g/l).

Une partie de la solution a été soumise à un traitement à la soude (10 g de NaOH pour 100 g de matière sèche) pendant une durée de 24h tandis que l'autre partie ne l'était pas. Un inoculum de jus de rumen a été ajouté dans les deux cas à hauteur de 10% (0,5 L pour un fermenteur de 5 L). Le pH était régulé à 5,5 et la température à 40°C.

Les concentrations en acide lactique ont ensuite été analysées par chromatographie en phase gazeuse (deux échantillons prélevés par jour). Les concentrations en acide lactique mesurées au bout de 5 jours sont reproduites dans le tableau ci-après.

[Tableau 1]

Exemple 2. Utilisation d'éthyl lactate comme biocarburant incorporé dans l'essence. Un échantillon d'éthyl lactate a été incorporé à 75% en volume dans de l'essence. Ce mélange de carburant a été testé dans un moteur à allumage commandé Peugeot EP6DT sans changement des réglages de l'injection. Le fonctionnement du moteur et les émissions se sont révélés conformes à la réglementation, avec un taux de réduction des fumées supérieur à 75%.

Exemple 3. Utilisation d'éthyl lactate comme biocarburant incorporé dans le gazole. Un échantillon d'éthyl lactate a été incorporé à 10% en volume dans du gazole. Ce mélange de carburant a été testé dans un moteur Diesel Peugeot DW10 sans changement des réglages. Le fonctionnement du moteur et les émissions se sont révélés conformes à la réglementation, avec un taux de réduction des fumées supérieur à 20%.

L'éthyl lactate a un point éclair de 45°C qui ne permet pas d'utiliser ce produit tel quel comme carburant pour moteur Diesel. L'ajout de terpinéol incorporé à 0,5% en volume dans le mélange a permis de porter le point éclair à 56°C, ce qui permet de l'utiliser dans un moteur Diesel pour réduire les émissions de polluants tels que les particules. Un tel résultat peut être obtenu également avec d'autres composés terpéniques.

Exemple 4. Utilisation d'éthyl lactate comme biocarburant incorporé dans le gazole à 30%. Un échantillon d'éthyl lactate a été incorporé à 30% en volume dans du gazole. Ce mélange de carburant a été testé dans un moteur Diesel DW10 à compression sans changement des réglages de l'injection. Le fonctionnement du moteur et les émissions se sont révélés conformes à la réglementation. En particulier, les inventeurs ont observé une baisse significative de 60% des émissions.