Production de biodiesel à partir de microalgues par catalyses homogène et hétérogène

Résumé : Au Canada, près de 80% des émissions totales, soit 692 Mt eq. CO[indice inférieur 2], des gaz à effet de serre (GES) sont produits par les émissions de dioxyde de carbone (CO[indice inférieur 2]) provenant de l’utilisation de matières fossiles non renouvelables. Après la Conférence des Nations Unies sur les changements climatiques, COP21 (Paris, France), plusieurs pays ont pour objectif de réduire leurs émissions de GES. Dans cette optique, les microalgues pourraient être utilisées pour capter le CO[indice inférieur 2] industriel et le transformer en biomasse composée principalement de lipides, de glucides et de protéines. De plus, la culture des microalgues n’utilise pas de terre arable contrairement à plusieurs plantes oléagineuses destinées à la production de biocarburants. Bien que les microalgues puissent être transformées en plusieurs biocarburants tels le bioéthanol (notamment par fermentation des glucides) ou le biométhane (par digestion anaérobie), la transformation des lipides en biodiesel pourrait permettre de réduire la consommation de diesel produit à partir de pétrole. Cependant, les coûts reliés à la production de biodiesel à partir de microalgues demeurent élevés pour une commercialisation à court terme en partie parce que les microalgues sont cultivées en phase aqueuse contrairement à plusieurs plantes oléagineuses, ce qui augmente le coût de récolte de la biomasse et de l’extraction des lipides. Malgré le fait que plusieurs techniques de récupération des lipides des microalgues n’utilisant pas de solvant organique sont mentionnées dans la littérature scientifique, la plupart des méthodes testées en laboratoire utilisent généralement des solvants organiques. Les lipides extraits peuvent être transestérifiés en biodiesel en présence d’un alcool tel que le méthanol et d’un catalyseur (catalyses homogène ou hétérogène). Pour la commercialisation du biodiesel à partir de microalgues, le respect des normes ASTM en vigueur est un point essentiel. Lors des essais en laboratoire, il a été démontré que l’extraction des lipides en phase aqueuse était possible afin d’obtenir un rendement maximal en lipides de 36% (m/m, base sèche) en utilisant un prétraitement consistant en une ébullition de la phase aqueuse contenant les microalgues et une extraction par des solvants organiques. Pour l’estérification, en utilisant une résine échangeuse de cations (Amberlyst-15), une conversion des acides gras libres de 84% a été obtenue à partir des lipides de la microalgue Chlorella protothecoïdes dans les conditions suivantes : température : 120°C, pression autogène, temps de réaction : 60 min, ratio méthanol/lipides: 0.57 mL/g et 2.5% (m/m) Amberlyst-15 par rapport aux lipides. En utilisant ces conditions avec une catalyse homogène (acide sulfurique) et une seconde étape alcaline avec de l’hydroxyde de potassium (température : 60°C ; temps de réaction : 22.2 min; ratio catalyseur microalgue : 2.48% (m/m); ratio méthanol par rapport aux lipides des microalgues : 31.4%), un rendement en esters méthyliques d’acides gras (EMAG) de 33% (g EMAG/g lipides) a été obtenu à partir des lipides de la microalgue Scenedesmus Obliquus. Les résultats démontrent que du biodiesel peut être produit à partir de microalgues. Cependant, basé sur les présents résultats, il sera necessaire de mener d’autre recherche pour prouver que les microalgues sont une matière première d’avenir pour la production de biodiesel.

Mineralogical changes caused by grape production in a regosol from subtropical Brazilian climate.

Purpose Inadequate soil use and management practices promote commonly negative impacts on the soil constituents and their properties, with consequences to ecosystems. As the soil mineralogy can be permanently altered due to soil use, this approach can be used as a tool to monitor the anthropogenic pressure. The objective of the present study was to assess the mineralogical alterations of a Brazilian regosol used for grape production for 40 years in comparison with a soil under natural vegetation (forest), aiming to discuss anthropogenic pressure on soils. Material and methods Soil samples were collected at depths of 0?0.20 and 0.20?0.40 m from vineyard production and natural vegetation sites. Physical and chemical parameters were analysed by classic approaches. Mineralogical analyses were carried out on <2 mm, silt and clay fractions. Clay minerals were estimated by the relative percentage of peak surface area of the X-ray patterns. Results and discussion Grape production reduced the organic matter content by 28% and the clay content by 23% resulting in a decreasing cation exchange capacity. A similar clay fraction was observed in both soils, containing kaolinite, illite/mica and vermiculite with hydroxy-Al polymers interlayered. Neither gibbsite nor chlorite was found. However, in the soil under native vegetation, the proportion of illite (79 %) was higher than vermiculite (21 %). Whereas, in the soil used for grape production during 40 years, the formation of vermiculite was promoted. Conclusions Grape production alters the proportions of soil constituents of the regosol, reducing clay fraction and organic matter contents, as well as promoting changes in the soil clay minerals with the formation of vermiculite to the detriment of illite, which suggests weathering acceleration and susceptibility to anthropogenic pressure. Recommendations and perspectives Ecosystems in tropical and subtropical climates can be more easily and permanently altered due to anthropogenic pressure, mainly as a consequence of a great magnitude of phenomena such as temperature amplitude and rainfall that occurs in these regions. This is more worrying when soils are located on steep grades with a high anthropogenic pressure, like regosols in Southern Brazil. Thus, this study suggests that changes in soil mineralogy can be used as an important tool to assess anthropogenic pressure in ecosystems and that soil quality maintenance should be a priority in sensible landscapes to maintain the ecosystem quality.