Le marc de café qui finit habituellement à la poubelle peut avoir une seconde vie comme matière première pour produire des biocarburants et d’autres produits à haute valeur ajoutée. Une étude de l’Universitat Rovira i Virgili (URV) a évalué comment extraire l’huile du marc de café de manière efficace tout en préservant le reste de la matière végétale afin qu’il puisse également être utilisé dans d’autres procédés.
Les recherches, publiées dans Biomass and Bioenergy, se concentrent sur le marc de café usagé, un déchet très abondant. Selon l’article, la production mondiale de grains de café est d’environ 10 millions de tonnes par an, dont seule une petite proportion se retrouve réellement dans le café après l’infusion. Le reste devient un déchet solide sous forme de marc, qui contient environ 15% de lipides, c’est-à-dire des graisses pouvant servir de base à la production de biodiésel.
L’équipe de recherche, composée de Jorge F. Romero, Alberto Tampieri, Daniel Montané, Magdalena Constantí et Francesc Medina, tous du Département de génie chimique de l’URV, a étudié comment trois facteurs clés influencent l’extraction de cette huile : la température, le temps de traitement et le ratio solvant/marc de café. Pour ce faire, ils ont utilisé du n-hexane, un solvant couramment utilisé dans l’extraction des graisses, et ont appliqué un plan expérimental qui leur a permis d’analyser les effets combinés de toutes ces variables.
« Nous avons constaté que les conditions optimales sont à 45 °C pendant 60 minutes avec un rapport de 35 millilitres d’hexane par gramme de résidu sec, » a expliqué Magdalena Constantí, l’une des auteures de l’étude. Avec ces paramètres, le procédé permet de récupérer environ 90% de la quantité d’huile pouvant être obtenue avec Soxhlet, une technique de laboratoire largement utilisée comme référence car elle offre des rendements élevés, mais nécessite en même temps plus de temps, plus d’énergie et n’est pas aussi adaptée aux applications industrielles.
Outre la quantité d’huile récupérée, l’étude met l’accent sur la qualité de l’extrait. Le procédé optimisé a produit une huile avec une très faible teneur en impuretés de 0,3%, contrairement au Soxhlet où ce chiffre est de 3,9%. L’analyse de la composition des graisses a montré que le profil des acides gras restait stable dans différentes conditions expérimentales et était dominé par les acides linoléique et palmitique, deux composants qui indiquent le potentiel de cette huile comme matière première pour la production de biodiésel.
« Dans notre étude, nous démontrons également que l’extraction de l’huile ne signifie pas que le reste du matériau ne peut pas être utilisé pour autre chose, » a souligné Francesc Medina, chercheur au Département de génie chimique ayant participé à la recherche. En fait, l’un des objectifs de leur recherche était de préserver la matrice dite lignocellulosique des résidus, qui est composée d’éléments tels que la cellulose, l’hémicellulose et la lignine. Ces ingrédients peuvent être utilisés pour obtenir d’autres produits, comme le bioéthanol, l’acide lactique, les polyhydroxyalcanoates, ou des précurseurs pour les carburants d’aviation durables et les composés phénoliques.
Le procédé d’extraction permet non seulement de récupérer les huiles, mais agit également comme un prétraitement. Les graisses présentes dans le résidu peuvent empêcher les solvants ou catalyseurs d’accéder au reste de la biomasse. En supprimant cette barrière sans altérer significativement la structure du matériau, le résidu exempt de graisse se trouve dans un meilleur état pour une utilisation ultérieure.
L’équipe de recherche a également comparé leur méthode avec des techniques telles que l’extraction assistée par ultrasons ou micro-ondes. Bien que ces alternatives puissent accélérer l’extraction initiale, l’étude a conclu qu’elles n’offrent pas un avantage suffisant en termes de qualité de l’huile, d’efficacité globale, de demande énergétique et d’évolutivité. Pour cette raison, le procédé par lots avec du n-hexane dans des conditions modérées semble être une meilleure option, plus équilibrée, pour une intégration dans une stratégie de bioraffinage.
Les recherches des scientifiques s’inscrivent dans le cadre des efforts visant à développer des techniques pour une économie circulaire et répondent au besoin de développer des carburants renouvelables pour les secteurs difficiles à électrifier, comme le transport lourd. En utilisant chaque partie du marc de café, les chercheurs sont capables « de transformer un déchet généralement sous-utilisé en divers vecteurs énergétiques et produits chimiques biosourcés, et de réduire l’impact environnemental associé à son accumulation, » a expliqué Daniel Montané, chercheur dans le même département, qui a également participé à la recherche. Cela ouvre à son tour la voie à une production durable de biocarburants.
Article : Systematic evaluation of batch hexane extraction as a scalable pretreatment for the comprehensive valorization of spent coffee grounds – Journal : Biomass and Bioenergy – Méthode : Experimental study – DOI : Lien vers l’étude
Source : Rovira I Virgili U.
