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Study of enzymatic transesterification processes of used vegetable oils for biodiesel synthesis and environmental evaluation by a life cycle assessment

By Cédric His

Abstract

Les problématiques énergétiques et environnementales devenant des enjeux majeurs dans notre société, les alternatives « vertes » à des procédés conventionnels ne cessent de voir le jour. Plus particulièrement, les travaux sur la synthèse de biodiesel à partir d’huile végétale ont connu une forte croissance ces 20 dernières années. L’emploi d’huiles végétales pures issues de plants destinés à l’alimentation humaine étant fortement critiqués, des produits de substitutions sont utilisés pour la synthèse de biocarburant. Cette thèse s’inscrit dans cette thématique et porte sur la synthèse par voie enzymatique d’un biodiesel à partir d’huile végétale usagée. La réaction de transestérification a fait l’objet d’une étude approfondie tant au niveau des conditions de la réaction (température, ratio enzyme/substrat, cinétique réactionnelle), du type d’enzyme utilisée (nature de l’organisme d’origine de l’enzyme, en solution ou immobilisée) que de la forme du réacteur (BSTR, PBR ou CSTR). Sous certaines conditions, la conversion obtenue a été maximale (> 99 %) permettant de tester un biocarburant non raffiné pour des tests d’émissions atmosphériques. La séparation des différents constituants du biocarburant brut par voie membranaire a été réalisée afin d’obtenir un biodiesel composé uniquement d’esters, d’éthanol et de glycérol, ces deux derniers constituants étant raffinés par une évaporation suivie d’une décantation. L’empreinte environnementale du produit a été calculée par la méthode de calcul d’analyse de cycle de vie et a été comparée avec les impacts des biocarburants de première génération.In our society, energy and environmental questions are becoming important issues, « green » alternatives to conventional processes are in continuous development. In particular, works on biodiesel synthesis from vegetable oil have strongly increase during these last 20 years. The use of pure vegetable oil from seeds for human feed being critical, substitute products are used for biodiesel synthesis. Withnin this framework,this PhD thesis treats on the synthesis of biodiesel from used vegetable oil by enzyme methods .The transesterification reaction has been throughly studied as well on reaction conditions (temperature, enzyme/substrate ratio, kinetic reaction), as on the type of enzyme (nature of the organism of origin of the enzyme, in solution or immobilized) or on reactor type (BSTR, PBR or CSTR). In some conditions, the conversion has been total (> 99 %), allowing for atmospheric emission testing of an unrefined biofuel. Separation of the different constituents of biofuel by membrane process has been carried out in order to obtain a biodiesel made up only of esters, ethanol and glycerol ; these last two constituents has been removed by evaporation and decantation. The product’s environmental footprint has been calculated by the life cycle assessment method and compared with the impact of the first generation biofuels

Topics: Biodiesel, 660.63
Year: 2014
OAI identifier:
Provided by: Theses.fr
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