50 mégatonnes de lignine par an : un modèle pour en tirer profit

La lignine, un polymère naturel issu de la biomasse ligneuse et de la paille de blé, est produite à plus de 50 mégatonnes par an à l’échelle commerciale. Cependant, la majeure partie est brûlée pour produire de l’énergie, alors qu’elle pourrait être utilisée pour fabriquer des produits chimiques utiles.

Une étude dirigée par l’Université de technologie d’Eindhoven (TU/e) a mis au point un modèle efficace pour prédire le rendement de la lignine aux propriétés chimiques spécifiques importantes pour la production de produits chimiques, de matériaux ou de carburants biosourcés.

Le défi de la lignine

La lignine est un matériau renouvelable qui pourrait être utilisé comme matière première fiable pour l’industrie chimique afin de fabriquer des résines, des mousses et des biocarburants. Cependant, les propriétés de la lignine varient d’une source à l’autre et d’une saison à l’autre, ce qui peut affecter le rendement et la qualité des produits chimiques obtenus à partir de la lignine.

Mark Vis, professeur assistant au Département de génie chimique et de chimie de la TU/e et responsable de la recherche, explique que l’imprévisibilité des propriétés de la lignine est un problème majeur pour son utilisation.

Une solution innovante

Les chercheurs de la TU/e, en collaboration avec l’Université de Maastricht et la start-up Vertoro, ont développé un nouveau modèle qui prédit avec précision et rapidité la fractionnement de la lignine dans un mélange de solvants contenant du méthanol et de l’acétate d’éthyle. Ce modèle est basé sur la théorie des solutions de Flory-Huggins, une méthode mathématique célèbre pour quantifier la solubilité des polymères.

Le modèle a été validé en comparant les données du modèle avec des expériences impliquant les mêmes matériaux. Les chercheurs ont également testé leur modèle sur des données existantes liées à une lignine industrielle courante dans un mélange de solvants différent (méthanol et dichlorométhane), avec des résultats concluants.

Vers une valorisation de la lignine

Le modèle développé par les chercheurs peut déjà être utilisé par les bioraffineries pour explorer la valorisation de certains types de lignine. Cependant, avant d’être prêt pour une utilisation commerciale à grande échelle, le modèle doit être validé pour les types de lignine les plus couramment traités par l’industrie, et la technologie de fractionnement par solvant doit être prête pour une utilisation commerciale.

Les chercheurs de Vertoro sont optimistes quant à l’impact du modèle sur les bioraffineries et prévoient que d’ici la première moitié de 2024, le modèle sera étendu pour tester plusieurs sources de lignine disponibles sur le marché.

En synthèse

Le modèle développé par les chercheurs de la TU/e, de l’Université de Maastricht et de Vertoro représente une avancée significative dans la prédiction du rendement de la lignine et son utilisation pour la production de produits chimiques, de matériaux et de carburants biosourcés. Ce modèle pourrait avoir un impact considérable sur l’industrie et les recherches futures, contribuant à la valorisation de la lignine et à la transition vers une économie plus durable.

Pour une meilleure compréhension

1. Qu’est-ce que la lignine ?

La lignine est un polymère naturel présent dans la biomasse ligneuse et la paille de blé. Elle est produite à plus de 50 mégatonnes par an à l’échelle commerciale et est principalement utilisée pour produire de l’énergie.

2. La lignine est-elle importante pour la production de produits chimiques biosourcés ?

La lignine est un matériau renouvelable qui pourrait être utilisé comme matière première fiable pour l’industrie chimique afin de fabriquer des résines, des mousses et des biocarburants.

3. Quel est le problème avec la lignine ?

Les propriétés de la lignine varient d’une source à l’autre et d’une saison à l’autre, ce qui peut affecter le rendement et la qualité des produits chimiques obtenus à partir de la lignine.

4. Comment le modèle développé par les chercheurs peut-il aider ?

Le modèle prédit avec précision et rapidité la fractionnement de la lignine dans un mélange de solvants, ce qui permet de mieux comprendre les interactions entre la lignine et les solvants et d’isoler les types de lignine souhaités pour la production de produits chimiques, de matériaux et de carburants biosourcés.

5. Quelles sont les prochaines étapes pour le modèle ?

Le modèle doit être validé pour les types de lignine les plus couramment traités par l’industrie et la technologie de fractionnement par solvant doit être prête pour une utilisation commerciale. Les chercheurs de Vertoro prévoient que d’ici la première moitié de 2024, le modèle sera étendu pour tester plusieurs sources de lignine disponibles sur le marché.

Détails de l’article complet : ‘Quantitative Prediction of the Solvent Fractionation of Lignin‘, Stijn van Leuken et al, Green Chemistry, (2023).