Méthode alternative de préparation des Esters d’Huile Végétale par voie enzymatique – BIOCARMAT

Tout d’abord nous avons préparés des supports poreux ayant des propriétés spécifiques et contrôlées pour l’immobilisation de l’enzyme. L’enzyme est ensuite incorporée dans le matériau poreux par physisorption ou chimisorption. L’ensemble ainsi obtenu est appelé biocatalyseur supporté ou encore bioréacteur. Les bioréacteurs ainsi préparés sont caractérisés par différentes techniques, telles que diffusion des rayons X, adsorption-désorption d’azote, spectroscopie infrarouge. Puis les constituants nécessaires à la préparation du biodiesel sont mis en présence des bioréacteurs afin que la réaction se produise. Cette dernière est suivie par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse. Afin de limiter le nombre d’expériences, nécessaires pour optimiser les conditions de la réaction de synthèse du biodiésel nous avons employée une méthode mathématique appelée plan d’expérience.

Ce projet à conduit à la mise au point l’échelle du laboratoire d’un dispositif permettant la synthèse d’un carburant alternatif et renouvelable, appelé biodiesel. Le biodiesel est obtenu par méthanolyse de l’huile de colza. La réaction est réalisée dans des bioréacteurs. Différents dispositifs ont été testés et du point de vue de la cinétique de la réaction et de son recyclage le bioréacteur dans lequel la lipase a été liée chimiquement au support poreux est le plus prometteur.

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Ce projet à conduit à la parution de deux publications dans des journaux spécialisés dans le domaine des biotechnologies, deux autres articles sont en cours de rédaction. Les résultats ont également été communiqués à d’autres chercheurs au cours de six conférences nationales et internationales.

La diminution des réserves du pétrole encourage la recherche de carburants alternatifs et renouvelables. Dans l?immédiat les biodiesels, qui sont des esters d?huile végétale, s?avèrent être les candidats les plus prometteurs. En effet, ils ont des caractéristiques proches de celles du diesel, ils sont biodégradables, ils sont issus de sources renouvelables et leur combustion produit moins d?oxydes de carbone, d?oxydes de soufre et d?oxyde d?azote. Ce dernier point constitue un avantage écologique certain. Actuellement, les biodiesels sont produits industriellement par la réaction de transesterification d?une huile végétale par un alcool (en général le méthanol), en présence d?un catalyseur. De part leur faible coût et leur grande activité, les catalyseurs industriels les plus utilisés sont les hydroxydes de sodium et de potassium. Cependant, ils engendrent une contamination rémanente du biodiesel en sodium et potassium. Outre ce problème, le procédé industriel présente certains inconvénients : - la récupération du glycerol, produit secondaire de la transesterification, est difficile ; - l?élimination du catalyseur nécessite plusieurs lavage et traitements ; - le coût en énergie est élevé. Pour palier ces inconvénients, le développement de systèmes hétérogènes a été envisagé et parmi ceux-ci la transesterification par des lipases s?est montrée être une voie très prometteuse. Toutefois le prix élevé des lipases constitue le frein majeur au développement industriel du procédé. De ce fait, du point de vue économique, la réutilisation de l?enzyme est un point essentiel. Pour y parvenir l?immobilisation de l?enzyme est une solution intéressante qui permettrait sa récupération et sa réutilisation. Le but de ce projet est d?utiliser des matériaux mésoporeux silicatés structurés et des matériaux silicatés à porosité hiérarchisée comme support pour l?immobilisation de la MmL (Mucor miehei recombinant lipase). Cette méthode permettrait de développer à l?échelle du laboratoire de nouveaux catalyseurs hétérogènes pour synthétiser des biodiesels par transesterification d?une huile végétale par l?éthanol. La Mucor miehei lipase est une enzyme fongique qui catalyse efficacement la transesterification d?huile végétale par un alcool. L?équipe est constituée de chercheurs venant de trois laboratoires de l?institut de physique et chimie moléculaire Jean Barriol.