Bioethanol production from enzymatic hydrolysates of (ligno)cellulosic substrates pretreated with ionic liquids
Production de bioéthanol à partir d'hydrolysats enzymatiques de substrats (ligno)cellulosiques prétraités par des liquides ioniques
Résumé
The lignocellulosic biomass (LCB), derived from forest and/or agricultural residues, represents a promising and renewable feedstook to produce second generation bioethanol and to handle the depletion of fossil fuels. The bioethanol production process applied in this study starts with a LCB pretreatment using two hydrophilic imidazolium-based ionic liquids (ILs), the 1-éthyl-3-méthylimidazolium acétate [Emim][OAc] and the 1-éthyl-3-méthylimidazolium méthylphosphonate [Emim][MeO(H)PO2], followed by an enzymatic hydrolysis by cellulases from Trichoderma reesei and xylanases from Trichoderma longibrachiatum and a microbial ethanolic fermentation tested with four yeast species: Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus, Scheffersomyces shehatae and Scheffersomyces stipitis. Two real LCBs were studied : the white willow (forest residue) and the destarched wheat bran (agricultural residue). The results showed that IL-pretreatment of LCBs at 35°C improves the polysaccharides enzymatic digestibility (up to +56.7% for glucose yields and up to +31.1% for xylose yields) in comparison with the control without pretreatment. In addition, the performance of ethanolic fermentation processes is enhanced by a factor of 1.3 to 4.6 depending on the substrate studied and the yeast species used. Thus, ILs are promising solvents for the pretreatment of (ligno)cellulose at low temperatures allowing an improvement in enzymatic hydrolysis and ethanolic production yields
La biomasse lignocellulosique (BLC), composée des déchets végétaux agricoles et/ou forestiers, représente une ressource renouvelable prometteuse pour la production de bioéthanol de deuxième génération et faire face à l'épuisement des énergies fossiles. Le procédé de valorisation de la BLC appliqué ici comprend une étape de prétraitement par deux liquides ioniques (LI) hydrophiles dérivés d'imidazolium, le 1-éthyl-3-méthylimidazolium acétate [Emim][OAc] et le 1-éthyl-3-méthylimidazolium méthylphosphonate [Emim][MeO(H)PO2], puis une hydrolyse enzymatique par des cellulases de Trichoderma reesei et des xylanases de Trichoderma longibrachiatum, suivie d'une étape de fermentation éthanolique microbienne testée sur quatre espèces de levures: Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus, Scheffersomyces shehatae et Scheffersomyces stipitis. Deux BLC réelles ont été étudiées : le saule blanc (résidu forestier) et le son de blé désamidonné (résidu agricole). Les résultats ont montré que le prétraitement des BLC aux LI à 35°C permet une augmentation de la digestibilité enzymatique des polysaccharides (rendements en glucose jusqu'à +56,7% et rendements en xylose jusqu'à +31,1%) par rapport au contrôle sans prétraitement. De plus, la performance des procédés de fermentation éthanolique est améliorée d'un facteur 1,3 à 4,6 en fonction du substrat étudié et de l'espèce de levure utilisée. Ainsi, les LI sont des solvants prometteurs pour le prétraitement de la (ligno)cellulose à basse température permettant une hausse des rendements d'hydrolyse enzymatique et de production éthanolique
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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