Le passage des industries fossiles à une bioéconomie crée une demande croissante de produits chimiques biosourcés, matériaux et carburants en tant qu'alternatives durables et renouvelables. Une source possible est le fructose du bois utilisé dans la production de bioplastiques.

La biomasse lignocellulosique est généralement une matière végétale non comestible, y compris les cultures dédiées de bois et d'herbe, ainsi que des déchets issus de l'agroforesterie. C'est aussi la ressource renouvelable la plus abondante sur terre et disponible toute l'année. Par ailleurs, la biomasse lignocellulosique n'a pas besoin d'espace précieux dans les champs car elle n'a pas d'utilisation agricole ou nutritionnelle. C'est remarquable, que le bois peut être récolté de manière durable dans des forêts certifiées. Dans les pays nordiques, plus de forêt est cultivée qu'il n'en est récolté chaque année.

Par rapport à d'autres matières premières lignocellulosiques comme la paille, les matières premières à base de bois pour la bioraffinerie ont le plus grand potentiel pour remplacer les composés d'origine fossile dans l'industrie chimique. L'établissement de chaînes de valeur compétitives basées sur les matières premières lignocellulosiques garantira non seulement une matière première industrielle alternative abondante, mais renforcera également la position concurrentielle des produits chimiques et matériaux biosourcés par rapport à leurs homologues fossiles.

Le projet Horizon 2020 ReTAPP financé par l'UE a étudié la production de sucre fructose à l'aide de biomasse lignocellulosique à partir de matières premières de feuillus et de résineux. « Les chercheurs ont utilisé des solutions enzymatiques pour remplacer le fructose alimentaire/à base d'amidon par du fructose dérivé du bois et ont préparé l'ensemble de la chaîne de valeur pour le lancement du produit sur le marché, " déclare le coordinateur du projet Matti Heikkilä.

De meilleurs taux de conversion

L'initiative a mené des activités dans deux domaines principaux. Le premier impliquait des tests, la mise à l'échelle et la démonstration de l'efficacité des enzymes ainsi que de la technologie innovante développée par les partenaires du projet en milieu industriel. La deuxième série a développé la technologie en une entreprise commercialement viable en produisant une analyse de rentabilisation, identifier les clients potentiels et les marchés pour le produit, et préparer les partenaires commerciaux.

Les partenaires du projet de trois PME européennes ont optimisé et démontré les processus de production. Ils comprenaient SEKAB E-Technology, spécialisée dans la technologie bois-sucres, et Avantium Chemicals, un leader mondial dans la production de résine de furandicarboxylate de polyéthylène (PEF). Le PEF est une alternative révolutionnaire 100 % biosourcée au polyéthylène téréphtalate (PET), une forme courante de plastique utilisé dans les bouteilles et les emballages.

Un troisième partenaire commercial, MetGen, développé de nouvelles enzymes glucose isomérases capables de convertir efficacement le glucose à base de bois en fructose. "Nos résultats étaient bien meilleurs que pour les enzymes traditionnellement utilisées dans la production commerciale de fructose avec un taux de conversion de plus de 50 pour cent dans l'ensemble, essai pilote de plusieurs tonnes, " explique Heikkilä.

Avantages multiples

Le consortium a étendu la production d'enzymes à une échelle industrielle. En développant la production de produits chimiques en vrac à partir du bois, le fructose peut servir de matière première renouvelable non alimentaire pour la production de PEF via le précurseur acide furandicarboxylique (FDCA). "La technologie a été testée dans l'usine de démonstration de la bioraffinerie à Örnsköldsvik, Suède. Il peut également être utilisé par d'autres projets et clients qui nécessitent des sucres cellulosiques industriels pour le développement de produits biochimiques en aval, " note Heikkilä.

Une étude économique de haut niveau de la chaîne de valeur ReTAPP a montré la viabilité économique de l'initiative, tandis que l'analyse du cycle de vie environnemental a indiqué une nette diminution des émissions de gaz à effet de serre par rapport aux voies conventionnelles actuellement utilisées pour la production de fructose.

ReTAPP soutient l'introduction d'alternatives économiquement réalisables, faciliter la transition des matières premières fossiles vers des produits chimiques durables à base de bois, matériaux, carburants et énergie. Cela améliorera l'impact environnemental de la société et réduira l'empreinte CO2. Heikkilä souligne :« Nous avons démontré la chaîne de valeur biosourcée pour des emballages 100 % renouvelables qui sont moins chers et ont de meilleures propriétés de barrière que le PET en utilisant des matières premières de 2e génération, à savoir le bois. Toutes les nouvelles technologies développées et mises en œuvre au cours de ce projet utiliseront des ressources durables très abondantes en Europe et généreront de nouveaux emplois dans le secteur de la bioraffinerie."