Le concept de bioraffinerie, développé afin de se substituer aux ressources fossiles, vise à concevoir une grande variété de produits (biocarburants, énergie, molécules plateformes pour la chimie fine…) en se basant sur la valorisation de ressources renouvelables telles que la biomasse végétale.
La mise en place de bioraffineries doit se baser sur de nouveaux procédés, éco-conçus, afin d'optimiser la performance environnementale de la chaine de transformation de la biomasse. Néanmoins, l'écoconception de procédés innovants peut être complexe en raison des multiples configurations possibles et du manque important de données précises sur ces technologies.
L’objectif de ces travaux vise donc à développer une méthode d’évaluation multicritère pour l’éco-conception des procédés agro-industriels et de bioraffineries. La principale limite à l’amélioration de la performance environnementale de tels procédés est certainement le manque de données spécifiques.
La démarche générale consiste à coupler les domaines du génie des procédés et de l’Analyse du Cycle de Vie. En effet, la modélisation, à partir de modèles mathématiques ou semi-empiriques (notamment issus de plans d’expériences) puis la simulation de procédés sont utilisées afin de faciliter la phase de réalisation de l’inventaire du cycle de vie en obtenant des bilans matière et énergie détaillés. Ces bilans pourront ensuite être utilisés pour effectuer une Analyse du Cycle de Vie du procédé. Par itération, il est ainsi possible d’optimiser la performance environnementale du procédé, en déterminant les conditions opératoires optimales et les opérations unitaires les plus respectueuses de l’environnement.
Cette méthodologie et son outil associé ont été testés sur différents procédés de bioraffinerie, impliquant diverses biomasses : micro-algues, coproduits de culture de blé, bois.
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The biorefinery concept, developed to face fossil resources dependence, aims to design a wide variety of products (biofuels, energy, chemicals ...) based on the development of renewable resources such as plant biomass.
The establishment of biorefineries must be based on eco-designed processes to optimize the environmental performance of the biomass processing chain. Nevertheless, eco-designing innovative processes can be complex due to multiple configurations and the lack of related reliable data.
Thereby, the aim of this research work is to develop a multi-criteria evaluation method for the eco-design of agro-industrial and biorefinery processes. The main limitation to improve the environmental performance of such processes is definitely the lack of specific data.
The general approach is based on coupling process engineering and Life Cycle Assessment fields. Indeed, process modeling, based on mathematical or semi-empirical models (notably resulting from designs of experiments) and process simulation are applied to facilitate the life cycle inventory step by predicting detailed mass and energy balances. Then these data can be used to perform a Life Cycle Assessment of the process. By iteration, it is possible to enhance the environmental performance of the process, by determining optimal operating conditions and by identifying the most environmentally friendly unit operations.
The methodology and its associated tool have been tested on different biorefinery processes, involving various biomasses: micro-algae, wheat co-products and wood.
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