La recherche sur la production d'énergie à partir de la biomasse se concentre généralement sur la quantité d'énergie produite. Mais il est également important de considérer la quantité d'énergie dépensée dans le processus, une composante souvent négligée, dit Tony Grift, professeur de génie agricole et biologique au Collège d'agriculture, Consumer and Environmental Sciences et le Grainger College of Engineering de l'Université de l'Illinois.

Grift est co-auteur d'une nouvelle étude, Publié dans Rapports sur la technologie des bioressources , qui examine l'efficacité de la bioconversion de deux produits souvent utilisés comme biomasse pour la production d'énergie, le miscanthus giganteus et la bagasse de canne à sucre.

« Notre objectif était de déterminer la quantité d'énergie nécessaire pour préparer ces matériaux. Il s'agit d'un aperçu complet des différentes méthodes de prétraitement et de leur relation avec l'efficacité de conversion, " il explique.

Les deux matériaux ont été choisis en raison de leur importance pour la production d'énergie. Le miscanthus est généralement cultivé comme plante ornementale, mais il a une grande quantité de biomasse et pousse facilement avec très peu d'utilisation d'azote. La bagasse de canne à sucre est le sous-produit qui reste après le broyage de la canne à sucre pour en extraire le jus pour le sucre.

L'étude a été réalisée en collaboration avec des chimistes de l'Université de Californie à Berkeley. Grift dit que l'approche interdisciplinaire rend la recherche unique, car il considère l'ensemble du bilan énergétique. Les chercheurs de l'U of I ont étudié la dépense énergétique des matériaux de récolte et de prétraitement, tandis que les chimistes de Berkeley se sont concentrés sur la conversion de la biomasse en glucose, qui sert à fabriquer de l'éthanol.

Les chercheurs ont défini le pourcentage de pouvoir calorifique inhérent (PIHV), qui mesure la quantité d'énergie entrant et sortant du processus de production. "Cela vous dit que vous avez une certaine quantité de biomasse, qui contient une certaine quantité d'énergie. Combien d'énergie consacrez-vous au traitement ? Vous ne voulez pas dépenser plus de 5% de la valeur énergétique totale, " dit Grift.

Les chercheurs ont soumis les deux matériaux à neuf méthodes de prétraitement différentes, soit séparément, soit en mélange. Le prétraitement est effectué pour diverses raisons, Grift explique. Une fois la récolte récoltée, il doit être transporté vers une usine de transformation, et pour rendre le transport efficace, le matériau subit d'abord un processus appelé broyage, dans lequel est-il haché ou coupé en petits morceaux, puis il est compressé.

Grift explique que la récolte et la compression n'ajoutent pas grand-chose à l'équation énergétique. La principale source de dépense énergétique est le broyage, ou réduction de taille. Cela porte la dépense d'énergie à 5%. "De plus petites tailles de particules facilitent la compression, " dit-il. " C'est aussi mieux pour la production d'énergie, car il fournit une plus grande surface pour les enzymes à attacher dans le processus de conversion. Mais la fragmentation prend une certaine quantité d'énergie, donc il y a un compromis."

Les méthodes de prétraitement comprenaient des tiges hachées et coupées, granulation, broyage, et divers niveaux de compression. Sur les neuf groupes de traitement, cinq dont le miscanthus, trois inclus la bagasse de canne à sucre, et l'un comprenait un mélange des deux produits. Les matériaux traités ont tous été soumis aux mêmes processus chimiques pour libérer le glucose.

Les chercheurs ont également évalué les effets de la taille des particules, niveau de compression, et le mélange sur l'efficacité de conversion de la biomasse. Les résultats ont montré que le broyage avait un effet positif sur l'efficacité du miscanthus mais pas de la bagasse de canne à sucre, alors que c'était le cas pour la granulation. Les chercheurs ont également découvert qu'un mélange 50/50 des deux matériaux avait une efficacité de conversion plus élevée que la bagasse de canne à sucre, mais il n'y avait pas de différence significative par rapport au miscanthus seul.

Les résultats peuvent être utilisés pour aider à rendre la production d'énergie de biomasse plus efficace, dit Grift.

"Les différences ne sont pas énormes. Mais si vous voulez faire quelque chose à plus grande échelle, il est en fait assez important de comprendre ces choses, " il explique.

Grift souligne que les résultats sont préliminaires et devraient être examinés dans d'autres études.

Des recherches continues sont nécessaires pour étayer les résultats et élargir la base de connaissances à d'autres produits et à d'autres méthodes de prétraitement.

L'article, "Mesurer l'influence des méthodes de prétraitement de la biomasse sur l'efficacité de bioconversion du miscanthus giganteus et de la bagasse de canne à sucre, " est publié dans Rapports sur la technologie des bioressources .