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- W75388701 abstract "Au cours des dernieres annees, avec l'augmentation des preoccupations environnementales et des sources limitees de combustibles fossiles, la production des biocarburants a attire une attention croissante. Le bio-butanol, en raison de ses nombreux avantages par rapport aux autres biocarburants, peut etre considere comme une alternative appropriee. Le bio- butanol peut etre produit a partir des sucres pentoses et hexoses par la fermentation acetone-butanol-ethanol (ABE), un procede anaerobie qui utilise generalement des bacteries a partir des souches de Clostridium, pour produire de l'acetone, de butanol et d'ethanol dans un rapport de 3-6-1 respectivement. Un inconvenient de ce procede est le faible rendement et l'une des raisons est la presence d'une large gamme de composes tels que les furanes, les acides organiques faibles et des composes phenoliques qui sont toxiques et qui empechent la fermentation efficace. Surmonter l'impact de ces inhibiteurs est l'un des principaux defis pour la production de butanol. A cet effet, l'elimination presque complete de ces groupes de produits chimiques est une necessite. La detoxification est une etape tres critique.L'objectif principal de ce travail a ete d'etudier l'efficacite de la filtration par membrane pour eliminer les inhibiteurs potentiels contenus dans l’hydrolysat hemicellulosique et ameliorer le pouvoir fermentescible des sucres pour la production du bio -butanol.Un melange de pre-hydrolysat de l'erable-tremble a ete utilise comme solution initiale dans toutes les experiences. Cinq membranes couvrant une large gamme de seuils de coupures (MWCO) (entre 100 et 10000 daltons) ont ete testees. Trois membranes sont de type nanofiltration (NF90, NF270 et XN45) et deux de type ultrafiltration (UA60 et UE10. Dans ce travail, deux scenarios ont ete etudies: Le premier a consiste en l’evaluation des performances des etapes de concentration et detoxification apres l’hydrolyse acide du pre - hydrolysat et le deuxieme a ete consacre a la concentration – detoxification avant l’etape de l’hydrolyse acide. Les variations de la concentration des sucres reducteurs et des composes inhibiteurs ont ete determinees dans les deux scenarios et l'efficacite des membranes testees a ete comparee.Chacun des deux scenarios a comporte deux etapes. La premiere a ete consacree a la selection de la membrane la plus efficace (meilleur taux de retention des sucres et meilleur taux de passage des inhibiteurs dans le permeat). Les essais ont ete realises en boucle ferme (le concentre et le permeat sont retournes dans la cuve d’alimentation) pour evaluer seulement les performances de separation des membranes. La deuxieme etape a ete consacree a la realisation des essais de concentration et de detoxification avec la membrane selectionnee lors de l’etape precedente.Dans les deux scenarios, les resultats des essais de selection de la membrane la plus efficace ont monte que les meilleurs taux de conservation des sucres et les taux d’elimination des inhibiteurs les plus eleves ont ete obtenus avec la membrane XN45. Aussi, la membrane XN45 a ete selectionnee pour les etapes subsequentes prevues dans les deux scenarios. Ces derniers ont consistes en une concentration – detoxification du pre-hydrolysat et de l’hydrolysat acide. Afin d’augmenter les taux de detoxification, la procedure de filtration a ete completee par une etape de dia-filtration. Dans le cas de l’hydrolysat acide, l’experience a consistee en l’extraction de 0.85L de permeat a partir de 1.7L de solution initiale (soit un facteur de concentration de 2 fois). Une fois le taux de concentration atteint, l’experience a ete completee par une dia-filtration avec un volume d’eau demineralisee de 2 fois le volume du concentre. Une experience similaire a ete realisee avec le pre-hydrolysat (extraction de 1L de permeat a partir de 2L de pre-hydrolysat et dia-filtration avec 1L d’eau demineralisee). La variation de la concentration de sucres reducteurs et les composes inhibiteurs a ete determinee dans les deux scenarios et l'efficacite des membranes testees a ete comparee. Dans ces experiences, afin de retenir davantage de sucres et de retirer plusieurs inhibiteurs, dans les deux scenarios, la nano - membrane XN45 presentait de meilleures performances. Lors de l'etape suivante, pour la retention des inhibiteurs et l'obtention de la concentration la plus elevee de sucres, le processus de concentration suivie d'une dia - filtration a ete applique.Cette etude a demontree que la dia - nanofiltration est un procede efficace qui permet l’elimination de l'acide acetique, le furfural et HMF, cependant la separation membranaire, meme en combinaison avec la dia - filtration ne permet pas de separer les composes phenoliques.En outre, les resultats de notre etude ont demontre que le premier scenario (concentration apres hydrolyse) est une approche prometteuse afin d’obtenir une alimentation appropriee pour l'etape de fermentation (concentration en sucre plus elevee et moins d’inhibiteurs). La derniere etape consistait a etudier la fermentabilite de l’hydrolysat apres la detoxification et mesurer l’efficacite des procedes de desintoxication sur la croissance microbienne et la bioconversion des sucres generes durant l’hydrolyse en bio-butanol. Lors de cette etape, des voies d’optimisation et de validation de l’efficacite des procedes de detoxification de l’hyrolysat par voie membranaire ont ete explorees. ----------In recent years, with rising environmental concerns and limited sources of fossil fuel, bio-fuel production has attracted growing attention. Bio-butanol is a bio-fuel that is an alternative to fossil fuels and can be produced by fermentation of pentose and hexose sugars through acetone-butanol-ethanol (ABE) anaerobic fermentation process, which uses bacteria from the clostridium strains to produce acetone, butanol and ethanol in a ratio of 3-6-1, respectively. A main drawback to this process is its relatively low yield, which results in part from the presence of a broad range of compounds such as furans, weak organic acids and phenolic components. These components are toxic and prevent efficient fermentation. Overcoming the impact of inhibitors is one of the main challenges for bio-butanol production, and since near complete removal of these groups of chemicals is a necessity detoxification is a critical step. The main objective of this project is to study the efficiency of membrane filtration for removing the potential inhibitors from hemicellulosic hydrolysates in order to improve its fermentability for bio-butanol production. In this work, a pre-hydrolysate of maple-aspen blend was used as an initial solution. A number of experiments were performed using five membranes, with broad range of molecular weight cut-off from 100 to 10,000 Daltons, including nano-filtration (NF) membranes and ultra-filtration (UF) membranes. Two scenarios also were conducted: the first one was concentration after hydrolysis and the second one was concentration before hydrolysis. The change in the concentrations of reducing sugars and inhibitory compounds were determined in both scenarios, and the efficiency of tested membranes was compared. In these experiments, in terms of retaining more sugar and removing more inhibitors, the nano-membrane XN45 exhibited better performance in both scenarios, and was selected as a suitable membrane in the subsequent steps. Moreover, in order to get higher sugar concentration and remove more inhibitors, the concentration process followed by dia-filtration step(s) was applied. In this study, dia-nanofiltration showed to be an efficient process to remove acetic acid, furfural and HMF. However, the performance of membrane separation, even in combination with dia-filtration process, was less effective in terms of phenolic elimination.Furthermore, the results from our study demonstrated that the first scenario (concentration after hydrolysis) was a more promising approach to get a suitable feed for the fermentation step (higher sugar concentration with lower inhibitor contents). In the final step, to investigate the effects of the applied detoxification process on the microbial growth, the detoxified samples were subjected to fermentation process." @default.
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