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Créer une source fiable de furfural en Amérique du Nord

Les produits biosourcés provenant de la biomasse retiennent de plus en plus l’attention de l’industrie des pâtes et papiers. Pour les usines kraft à pâte à dissoudre utilisant le bois  feuillus, la production de furfural permettrait non seulement d’augmenter l’utilisation de la biomasse, mais aussi de générer des revenus additionnels et de créer une source fiable de furfural en Amérique du Nord.

Symposium sur la biotechnologie liée aux carburants et aux produits chimiques
Cette idée a été mise de l’avant dans une présentation que Naceur Jemaa, un chercheur principal chez FPInnovations, a faite récemment dans le cadre du Symposium on Biotechnology for Fuels and Chemicals tenu à Seattle, dans l’État de Washington. Il a corédigé le texte de la présentation intitulée « Furfural from Pulp Mill Prehydrolysates » avec des collègues de FPInnovations, Adil Mazar, étudiant postdoctoral, et Waleed Wafa Al Dajani, également chercheur principal.

La demande de furfural , un liquide organique incolore, est en hausse et cette augmentation s’explique en partie par son usage accru dans le raffinage du pétrole, les formulations agricoles, les peintures et revêtements et les produits pharmaceutiques, et par la progression de la demande globale de produits chimiques écologiquement durables à base de biomasse, selon Allied Market Research, une société de conseil spécialisée en études de marché. Il n’y a pas d’usine de furfural en Amérique du Nord.

Sucres à cinq atomes de carbone (sucres C5)
Actuellement, les usines qui produisent de la  pâte à dissoudre commencent par extraire les hémicelluloses des copeaux de feuillus pendant une phase de préhydrolyse à la vapeur. Ce courant de pâte contient une quantité importante de sucres à cinq atomes de carbone (sucres C5) qui sont brûlés avec la liqueur noire et la lignine. Selon M. Jemaa,  il est possible de valoriser de façon concurrentielle ce flux de déchets pour transformer les sucres C5 en furfural, ce qui réduirait la nécessité d’en importer. On réduirait ainsi la charge imposée aux évaporateurs et à la chaudière de récupération des usines kraft à pâte à dissoudre, ce qui permettrait d’accroître la production de pâte.

Selon les chercheurs, au lieu de brûler les sucres C5, on pourrait les envoyer dans un réacteur  où la solution serait chauffée à la vapeur jusqu’à l’obtention d’une température variant entre 200 et 240 degrés Celsius, puis l’on ajouterait de l’acide sulfurique. On soumettrait ensuite le mélange à une distillation pour produire du furfural pur.

La transformation d’usines en raffineries de furfural comporte plusieurs défis. Le volume de sucres C5 extrait des copeaux de bois est important. Certaines usines de pâte génèrent actuellement jusqu’à trois tonnes de furfural dilué par jour. La compétitivité sur le marché dépend de la disponibilité de la vapeur, qui représente jusqu’à 70 pour cent du coût de production du furfural. De plus, le matériel nécessaire, comme le réacteur et le système de distillation, exigerait d’autres investissements.

« Les usines kraft à pâte à dissoudre devraient miser sur les sucres présents dans le préhydrolysat pour produire des bioproduits, qu’il s’agisse de furfural, de xylitol ou d’autres composés. À l’heure actuelle, ces sucres sont éliminés et brûlés. Il faut transformer ces sucres en bioproduits afin d’accroître l’utilisation de la biomasse et d’améliorer la rentabilité des usines de pâte, ajoute M. Jemaa. Nous faisons un pas de plus vers la conversion des usines en bioraffineries. »

Le présent article est une version condensée d’un article de fond publié dans l’édition estivale du magazine Pulp and Paper Canada. Pour en savoir plus sur la production de furfural dans les usines de pâte kraft dissolvante, veuillez communiquer avec Naceur Jemaa.