Chapitre III : BIOTECHNOLOGIE

Comment l’éthanol est-il fabriqué ?

 

L’éthanol est un biocarburant qui peut servir aux voitures. Découvre les enzymes, les catalyseurs et les processus qui interviennent dans sa production.

 

L’éthanol est un alcool liquide qui peut remplacer l’essence dans les véhicules équipés de moteurs à combustion interne. Ces moteurs compriment le carburant liquide et l’allument avec une étincelle. Il se produit alors une réaction de combustion qui libère de l’énergie. Les moteurs à combustion interne récupèrent cette énergie pour faire fonctionner les véhicules.

L’éthanol fait partie des biocarburants de première génération. Ce type de biocarburant est produit à partir de sources comme l’amidon, le sucre et l’huile végétale. On le produit commercialement en décomposant des grains de blé ou de maïs. Les usines d’éthanol sont considérées comme des bioraffineries parce qu’elles convertissent de la biomasse céréalière en biocarburant en utilisant des enzymes et des microorganismes.

 

Comment fabrique-t-on l’éthanol?

La matière utilisée pour fabriquer du biocarburant est appelée matière première. Les usines d’éthanol n’utilisent pas toutes la même matière première. En Ontario et au Québec, elles utilisent surtout des grains de maïs; dans l’Ouest canadien, elles ont principalement recours aux grains de blé. Cela s’explique par la répartition géographique des cultures de maïs et de blé au pays.

 

Les processus de fabrication de l’éthanol sont fondamentalement les mêmes pour le maïs, le blé et d’autres matières premières. Voyons comment cela se passe avec le maïs.

La production d’éthanol se fait en six grandes étapes.

1.     Broyage : Les grains entiers de maïs sont broyés pour en faire une sorte de farine. La farine est surtout constituée d’amidon. L’amidon est un glucide formé de longues chaînes de molécules de sucre.

2.     Liquéfaction : On ajoute de l’eau à la farine pour en faire une « bouillie » et on chauffe la bouillie pour séparer les longues molécules d’amidon en fragments plus petits. On ajoute l’enzyme alpha-amylase comme catalyseur pour accélérer la séparation des molécules d’amidon.

3.     Saccharification : Les fragments de molécules d’amidon sont réduits en simple glucose (sucre). Cette réaction est provoquée par un autre catalyseur, une enzyme appelée glucoamylase.

4.     Fermentation : On ajoute à la bouillie des microorganismes unicellulaires appelés levure. La fermentation est le processus biochimique qui se produit quand la levure décompose le glucose. La levure tire de l’énergie du glucose. Il en résulte de l’éthanol. 

5.     Distillation et déshydratation : Le produit qui résulte de la fermentation ne contient que 10 à 15 % d’éthanol. Pour obtenir de l’éthanol pur (à 100 %), il doit être concentré. Le point d’ébullition de l’éthanol est plus bas que celui de l’eau. On peut donc faire évaporer l’éthanol de façon sélective et le condenser par un processus appelé distillation. Ce processus produit de l’éthanol pur à 95 %. Les 5 % qui restent sont en fait de l’eau. On tamise ensuite le mélange pour produire de l’éthanol déshydraté pur.

6.     Dénaturation : On ajoute une petite quantité d’essence à l’éthanol pour le rendre non potable. 

Figure  : Principales molécules intervenant dans la production de l’éthanol (source : Parlons sciences utilisant une image de Bacsica via iStockphoto).

La fabrication d’éthanol de maïs génère deux sous‑produits : le dioxyde de carbone (CO₂) et des drêches de distillerie. Le CO₂ est produit par la levure pendant la réaction de fermentation. Il est souvent libéré dans l’atmosphère, mais il peut être capturé et utilisé pour autre chose, par exemple pour :

• fabriquer des boissons gazeuses
• produire de la glace sèche (CO₂ glacé), utile pour l’entreposage à froid
• aider à la photosynthèse dans les serres potagères

L’éthanol est mélangé à l’essence utilisée dans nos véhicules afin de produire un carburant moins nuisible à l’environnement. La majorité des véhicules construits après les années 1980 peuvent fonctionner avec un mélange contenant 10 % d’éthanol (E10).

L’éthanol est une ressource renouvelable. C’est pourquoi, dans le monde entier, les gouvernements encouragent l’utilisation de l’éthanol au lieu des carburants fossiles. Au Canada, le gouvernement fédéral a élaboré un ensemble de règles appelées la Norme sur les combustibles propres qui encouragent l’utilisation de carburants présentant une plus forte proportion d’éthanol.

Par contre, certaines personnes s’inquiètent de l’idée d’utiliser l’éthanol comme carburant. Elles rappellent qu’il faut beaucoup d’énergie et de terres pour cultiver la matière première nécessaire à la production d’éthanol. Malgré ces préoccupations, le carburant à l’éthanol reste une importante solution de rechange aux carburants fossiles !

Source du document : https://parlonssciences.ca/ressources-pedagogiques/documents-dinformation/comment-lethanol-est-il-fabrique