Pretreatment and fractionation of barley straw using steam explosion at low severity factor

Les résidus agricoles représentent une source abondante, facilement disponible et peu chère de biomasse lignocellulosique renouvelable. Toutefois, cette biomasse a une structure complexe dans laquelle la cellulose et l’hemicellulose sont liées. Ceci nécessite une décomposition initiale de la matrice lignocellulosique. Nous avons réalisé un prétraitement par fragmentation à la vapeur de paille d’orge broyée pour favoriser la déconstruction et la désagrégation de la matrice, et ainsi avoir accès à la cellulose et à l’hemicellulose. Le procédé et les paramètres suivants ont été utilisés : température de 140–180 °C, pression de vapeur saturante correspondante de 500–1100 kPa, temps de rétention de 5 10 min, fraction massique d’eau de 8–50 %. L’effet de ce prétraitement a été évalué grâce à une analyse de la composition chimique. Le facteur de gravité Ro, qui combine la température et la durée du procédé hydrolytique en une seule ordonnée, a été déterminé. Afin d’obtenir la composition chimique détaillée de la biomasse non traitée et de la biomasse traitée, nous avons réalisé une analyse chimique ultime pour doser les composants élémentaires. Les données montrent que le traitement par fragmentation à la vapeur conduit à la décomposition de la matrice de la biomasse avec une augmentation de la lignine soluble en milieu acide. Toutefois, il y avait une dégradation thermique considérable de la cellulose et de l’hemicellulose accompagnée d’une teneur accrue en lignine insoluble en milieu acide. La dégradation importante de l’hemicellulose peut être due à sa nature amorphe, qui est facilement perturbée par des influences externes, contrairement à la cellulose à la structure cristalline bien ordonnée. La teneur en carbone du produit solide après fragmentation à la vapeur augmentait aux températures les plus élevées et aux durées de séjour les plus longues, alors que les teneurs en hydrogène et en oxygène diminuaient et que le pouvoir calorifique supérieur (PCS) augmentait.