Les sarments de vigne transformés en hydrogène vert

Inmaculada Romero Pulido, Universidad de Jaén

Le secteur vitivinicole produit une grande quantité de déchets, notamment des sarments de vigne générés lors de la taille des vignes qui a lieu chaque année après les vendanges.

Selon l’Organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO), la superficie mondiale consacrée à la culture de la vigne était de 6,7 millions d’hectares en 2022, et on estime que chaque hectare produit entre 1 et 2 tonnes de sarments par an. Il s’agit d’un déchet agricole qui n’a pas d’application viable à l’heure actuelle.

Transformer les déchets agricoles en ressources précieuses contribue à ouvrir la voie à une bioéconomie circulaire et s’aligne sur les objectifs de développement durable de l’Agenda 2030 pour le développement durable adopté par les Nations unies en 2015.

Dans mon groupe de recherche, nous travaillons sur le développement de processus visant à donner une seconde vie aux déchets agricoles et agro-industriels. Outre les sarments de vigne, nous utilisons comme matières premières la taille des oliviers, les grignons d’olive, les feuilles de moulin à huile, les tiges de tournesol, la paille de colza et la bagasse de bière.

Grâce à des processus de conversion biochimique, les micro-organismes les transforment en produits renouvelables tels que le bioéthanol, le xylitol ou des antioxydants naturels ayant des applications dans l’industrie alimentaire et pharmaceutique.

Le bioéthanol est un biocarburant renouvelable qui peut remplacer l’essence et qui est actuellement mélangé à 5 % de l’essence dans nos voitures. Le xylitol est un édulcorant alimentaire dont la valeur calorique est inférieure à celle du saccharose. Sa production à partir de déchets de biomasse offre une alternative intéressante au traitement chimique commercial à grande échelle.

Vers la neutralité climatique

Le changement climatique mondial est déjà une réalité qui affecte notre vie quotidienne. Dans ce contexte, la production d’hydrogène en tant que carburant alternatif et renouvelable présente un grand intérêt.

L’hydrogène est un combustible propre, car sa combustion directe n’émet pas de dioxyde de carbone. Cependant, la majeure partie de la production actuelle d’hydrogène provient de combustibles fossiles. Sa production à partir de sources renouvelables est donc un défi, car elle permettrait non seulement d’atténuer l’impact sur l’environnement, mais aussi de réduire la dépendance à l’égard des combustibles fossiles.

L’hydrogène vert désigne l’hydrogène provenant de sources renouvelables. Principalement celui obtenu par électrolyse de l’eau et l’utilisation d’électricité provenant de sources renouvelables, bien que ce processus nécessite d’importantes quantités d’énergie électrique pour décomposer les molécules d’eau et obtenir de l’hydrogène.

D’autre part, l’hydrogène vert comprend également le biohydrogène, qui a une origine biologique ; il est obtenu à partir de la biomasse par le biais d’un processus réalisé par des micro-organismes.

Comment le biohydrogène est-il produit ?

Le biohydrogène peut être obtenu par voie photobiologique (en utilisant la lumière du soleil comme source d’énergie) ou par voie fermentaire (en obtenant de l’énergie à partir des électrons libérés lors de la décomposition de la matière organique).

Dans le procédé que nous utilisons, nous obtenons du biohydrogène par l’action de micro-organismes anaérobies dans une étape fermentaire appelée « fermentation obscure », car elle se déroule en l’absence de lumière solaire. Les micro-organismes utilisés proviennent des boues de stations d’épuration et utilisent les sucres, principalement le glucose, comme substrat pour produire du biohydrogène.

Les biomasses résiduelles telles que les sarments de vigne contiennent des sucres dans leur composition, mais dans le cadre de structures telles que la cellulose et l’hémicellulose. Afin de libérer ces sucres, il est nécessaire de briser ces structures par un prétraitement et une étape d’hydrolyse avec des enzymes. On obtient ainsi une solution riche en sucres que la bactérie Clostridium butyricum consomme et transforme en différents acides gras volatils et en hydrogène.

Une solution d’économie circulaire

L’utilisation de la biomasse résiduelle, comme les sarments de vigne, pour produire du biohydrogène est présentée comme une solution sur la voie de la transition énergétique. L’idée de produire un gaz renouvelable tel que le biohydrogène à partir de ces déchets agricoles est une alternative durable à leur combustion directe dans les champs agricoles, réduisant ainsi les émissions de gaz à effet de serre.

En utilisant les résidus de culture de la vigne et d’autres déchets organiques pour produire du biohydrogène, nous contribuons également à la gestion durable des déchets dans un modèle d’économie circulaire en convertissant les déchets en ressources.

Malgré les défis, l’hydrogène en tant que carburant alternatif peut jouer un rôle important dans la transition vers une économie à faible émission de carbone, mais il nécessite des investissements dans la recherche, le développement et l’infrastructure.

Inmaculada Romero Pulido, Catedrática de Tecnologías del Medio Ambiente, Universidad de Jaén

Cet article a été publié à l’origine dans The Conversation. Lire l’article original. Traduction Enerzine.com