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UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
D’ANTANANARIVO
MENTION : INGENIERIE MINIERE
PARCOURS : GEOENERGIE
Présenté par : RAOELINIAINA Ravaka Dinah
Soutenu le 20 décembre 2018
Promotion 2017
MEMOIRE DE FIN D’ETUDES
EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME D’INGENIEUR POLYTECHNICIEN
GRADE : MASTER
* * * * * * * * *Ϫ* *ϫ* *Ϫ* * * * * * * * *
PRODUCTION D’ETHANOL A PARTIR DES
DECHETS DE FRUIT DE BANANIER
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
D’ANTANANARIVO
MENTION : INGENIERIE MINIERE
PARCOURS : GEOENERGIE
Présenté par : RAOELINIAINA Ravaka Dinah
Soutenu le 20 décembre 2018
Président du jury : Monsieur RANAIVOSON Léon Félix
Directeurs de mémoire : Monsieur RASOANAIVO Jean Luc
: Monsieur RAVONINJATOVO Achille Olivier
Examinateurs : Monsieur Fabien Rémi R.
: Monsieur RAZAFINDRAKOTO Boni Gauthier
Promotion 2017
PRODUCTION D’ETHANOL A PARTIR DES
DECHETS DE FRUIT DE BANANIER
MEMOIRE DE FIN D’ETUDES
EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME MASTER D’INGENIERIE EN GEOENERGIE
Titre : Ingénieur
* * * * * * * * *Ϫ* *ϫ* *Ϫ* * * * * * * * *
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah i
TENY FISAORANA
Misaotra an’Andriamanitra lehibe aho nohon’ny fitahiany sy ny fahasoavany tamin’ny
fahatotonsan’ny asa fikarohana izay natao.
Tsy tontosa velively anefa izao asa izao raha ny herin’ny tenako samy irery fa teo ireo
olona maro izay mendrika ny haja sy ny saotra tamin’ny fanampiana, na teo amin’ny lafiny
hevitra na teo amin’ny ara-pitaovana.
Koa tolorako fisaorana:
Andriamatoa ANDRIANAHARISON Yvon, profesora ary talean’ny ambaratonga
ambony polyteknika eto Antananarivo.
Andriamatoa RANAIVOSON Léon Félix, mpampianatra mpikaroka ary
tompon’andraikitra voalohany ao amin’ny sampam-pampianarana momban’ny harena
ankibon’ny tany eo anivon’ny Sekoly Ambony Politeknika eto Antananarivo, izay nitarika ka
nahatontosana izao dingana lehibe izao;
Andriamatoa RASOANAIVO Jean Luc, dokotera mpikaroka eo anivon’ny
Departementa Energetika, izay nanaiky nanolotra ny fotoanany tamin’ny fanatontosana ny
rafitr’asa na dia teo aza ny adidy sy andraikitra maro sahaniny. Nanampy ahy betsaka izy
tamin’ny fahalalany sy ireo torohevitra maro avy any aminy ka nahafahako nanatanteraka
antsakany sy an-davany ity boky ity;
Andriamatoa RAVONINJATOVO Archille Olivier, profesora, Talen’ny fikarohana eo
anivon’ny Departementa CNRIT izay nanampy betsaka ihany koa tamin’ireo ventinkevitra
nalahitra ato anatin’ity boky ity;
Andriamatoa isany FABIEN Rémi R. sy RAZAFINDRAKOTO Boni Gauthier
mpampianatra mpikaroka ao amin’ny Sekoly Ambony Politekinika eto Antananarivo, nanaiky
tsy ampisalasalana hitsara ny boky sy ho mpitsara ny famelabelarana ny boky anio;
Mankasitraka ihany koa an’i Andriamatoa RAMANANJOELINA Narisoa Marius
Remi tamin’ny fanampiana rehetra. Ary misaotra ny mpiasan’ny Departemanta Energetika
CNRIT rehetra anandray am-pitiavana ahy;
Tsy hohadinoina ihany koa ny misaotra ireo Ray aman-dreny, namatsy ara-bola sy
nanohana ara-panahy raha nisy nahakivy ary ravo amin’izao fahatanterahako izao asa izao, eo
ihany koa ireo namana aman-tsakaiza sy ny mpiara-mianatra tamin’ny torohevitra sy
fanampiana.
Misaotra indrindra Tompoko, tsy ho voavaly raha ny soa rehetra vitanareo tamiko fa
Andriamanitra manakarem-pahasoavana anie hamaly fitia anareo.
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah ii
SOMMAIRE
TENY FISAORANA
SOMMAIRE
LISTE DES ABREVIATIONS
LISTE DES ACRONYMES
LISTE DES PHOTOS
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
LISTE DES ANNEXES
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : ETAT DE CONNAISSANCES
Chapitre I: APERÇU GENERAL SUR L’ALCOOL ET LA FERMENTATION
Chapitre II: APERÇU GENERAL SUR LA DISTILLATION
Chapitre III: LA BIOMASSE ET LA FILIERE BANANE
DEUXIEME PARTIE : MATERIELS ET METHODES
Chapitre IV: METHODOLOGIES
Chapitre V: MATERIELS D’EXPERIMENTATION ET MATIERE PREMIERE
Chapitre VI: LES TRAVAUX DE LABORATOIRE ET RESULTATS
TROISIEME PARTIE : ETUDE DE PREFAISABILITE TECHNICO ECONOMIQUE
Chapitre VII: ETUDE DE PREFAISABILITE ECONOMIQUE DU PROJET
Chapitre VIII: ETUDE DE RENTABILITE FINANCIERE DU PROJET
Chapitre IX: DISCUSSION
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIES ET WEBOGRAPHIE
LISTE DES ANNEXES
TABLES DES MATIERES
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah iii
LISTE DES ABREVIATIONS
a : Annuité
ACP : Afrique, Caraïbes et Pacifique
ADEME : Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie
BLC : Biomasse lignocellulosique
CA : Chiffre d’Affaire
CIDST : Centre d’Information et de Documentation Scientifique et Technique
CMF : Communautés de Microorganismes Fermentaires
CNRIT : Centre National de Recherches Industrielle et Technologique
COI : Commission de l'océan Indien
CS : Canne à Sucre
CTHT : Centre des Techniques Horticoles de Toamasina
DBA : Déchets du Bananier
DEECC : Development Energy Environment and Climate Change
DMO : Déchets Ménagers Organiques
DR : Délai de Récupération
EPIC : Etablissement Public à Caractère Industrielle et Commerciale
ESSE : Extraits de Sucres Solubles dans l’Eau
EtOH : Ethanol
FAO : Food and Agriculture Organization
FNA : Flux Nette Actualisée
FNT : Flux Net de Trésorerie
FRI : Fonds de Roulement Initial
GES : Gaz à Effet de Serre
GU : Graisses Usagées
HEPT : Hauteur Equivalent des Plateaux Théoriques
INSTAT : Institut national de la statistique
Io : Investissement
Ip : Indice de profitabilité
IR : Impôt sur le Revenu
MEFB : Ministère financière de l’Economie, des Finances et du Budget
MESupRES : Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
MfPAM : matière fraiche des Parties Morphologiques
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah iv
mfPAM T : matière fraiche totale des Parties Morphologiques
MfPE : matière fraiche de la Plante Entière
MS : Matière sèche
MsPAM : matière sèche des Parties Morphologiques
NET : Nombre d'Etages Théoriques
P : Plateau
PAM : Partie Morphologique
PCI : Pouvoir Calorifique Inférieur
RN : Routes Nationale
SAMVA : Service Autonome de l'Assainissement de la Ville d'Antananarivo
SSCF : Simultaneous Saccharification and Co-Fermentation
TMR : Taux Moyen de Rendement
TP : Trop Plein
TRI : Taux de Rentabilité Interne
V : Vapeur
Va : Valeur actualisée
VAN : Valeur Actualisée Nette
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah v
LISTE DES ACRONYMES
°G.L : Degré Gay Lussac
θ b : Température de consigne du régulateur du bouilleur
G : gramme
Kg : Kilogramme
L : liquide
l : litre
Ml : millilitre
θ : Température
θ tc : Température de consigne du régulateur de la tête de colonne
C : Carbone
H : Hydrogène
O : Oxygène
t : Temps
Nu : Nombre de Nusselt
Gr : Nombre de Grashof
Pr : Nombre de Prandtl
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah vi
LISTE DES PHOTOS
Photo 1 : Cuve de fermentation ................................................................................................ 43
Photo 2 : Refractomètre ............................................................................................................ 43
Photo 3 : Balance électronique ................................................................................................. 44
Photo 4 : Alcoomètre ................................................................................................................ 44
Photo 5 : Bécher ....................................................................................................................... 45
Photo 6 : Eprouvette graduée ................................................................................................... 45
Photo 7 : Distillateur ................................................................................................................ 45
Photo 8 : Rectificateur .............................................................................................................. 47
Photo 9 : Banane meurtrie ........................................................................................................ 47
Photo 10 : pulpe de banane meurtrie ........................................................................................ 47
Photo 11 : Peaux de banane ...................................................................................................... 48
Photo 12 : Levure pour la fermentation.................................................................................... 48
Photo 13 : Etapes de fermentation ............................................................................................ 50
Photo 14 : Utilisation d’un réfractomètre ................................................................................. 50
Photo 15 : Déroulement de la distillation ................................................................................. 52
Photo 16 : Mesure degré alcoolique ......................................................................................... 52
Photo 17 : Mesure température ................................................................................................ 52
Photo 18 : Chargement d’alcool ............................................................................................... 53
Photo 19 : Fermeture du robinet ............................................................................................... 53
Photo 20 : Refroidissement ...................................................................................................... 54
Photo 21 : Récipient recueillant les distillats ........................................................................... 54
Photo 22 : Déchargement du résidu ......................................................................................... 54
Photo 23 : Vue du CNRIT ........................................................................................................ VI
Photo 24 : Déchets des litchis générés par le SCRIMAD ..................................................... XIII
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah vii
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 : Propriétés physiques de l'éthanol ............................................................................ 3
Tableau 2 : Energie produite à partir de la biomasse [2].......................................................... 18
Tableau 3 : Situation de la production de banane .................................................................... 22
Tableau 4 : Prix de vente du régime mûre de banane au consommateur [11] ......................... 23
Tableau 5 : Composition de la banane du Brésil ...................................................................... 26
Tableau 6 : Composition de la banane selon A.Balland .......................................................... 27
Tableau 7 : Composition de la banane selon le Service d’Agriculture de l’Argentine ............ 27
Tableau 8 : Composition d’une banane pesant 148 grammes .................................................. 28
Tableau 9 : Composition de la banane selon le département United Fruit .............................. 28
Tableau 10 : Comparaison de la banane selon A. Labbé ......................................................... 29
Tableau 11 : Comparaison du fruit vert et mûr ........................................................................ 29
Tableau 12 : Composition chimique de la biomasse lignocellulosique des parties
morphologiques du bananier appartenant au sous-groupe Cavendish : Musa AAA ................ 30
Tableau 13 : Composition chimique totale de la biomasse lignocellulosique des parties
morphologiques du bananier appartenant au sous-groupe Cavendish : Musa AAA ................ 31
Tableau 14 : Fermentation (1 000g) ......................................................................................... 50
Tableau 15 : Fermentation (1 500g) ......................................................................................... 50
Tableau 16 : Fermentation (2 000g) ......................................................................................... 50
Tableau 17 : Distillation de 2 000g de matière première (3,5 litres de moût).......................... 55
Tableau 18 : Caractéristiques du distillat et résidu à 10° ......................................................... 56
Tableau 19 : Température et temps d’apparition du premier jet de distillat pour 10° ............. 56
Tableau 20 : Caractéristiques du distillat et résidu à 20° ......................................................... 57
Tableau 21 : Température et temps d’apparition du premier jet de distillat pour 20° ............. 57
Tableau 22 : Caractéristiques du distillat et résidu à 30° ......................................................... 57
Tableau 23 : Température et temps d’apparition du premier jet de distillat pour 30° ............. 58
Tableau 24 : Caractéristiques du distillat et résidu à 30° ......................................................... 58
Tableau 25 : Température et temps d’apparition du premier jet de distillat pour 30 ............... 58
Tableau 26 : Investissements des immobilisations .................................................................. 63
Tableau 27 : Amortissement des immobilisations (MGA) ...................................................... 64
Tableau 28 : Charges salariales ................................................................................................ 65
Tableau 29 : Production d’éthanol ........................................................................................... 66
Tableau 30 : Chiffres d’affaire ................................................................................................. 66
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah viii
Tableau 31 : Charges d'exploitation ......................................................................................... 67
Tableau 32 : Plan de financement ............................................................................................ 68
Tableau 33 : Remboursement d'emprunt .................................................................................. 69
Tableau 34 : Compte de résultat par nature en 5 années .......................................................... 70
Tableau 35 : Trésorerie ............................................................................................................ 71
Tableau 36 : Flux net de trésorerie FNT (en MGA) ................................................................ 71
Tableau 37 : Flux net de trésorerie actualisé FNA (en MGA) avec i=18% ............................. 71
Tableau 38 : Récapitulation des résultats de rentabilité financière .......................................... 73
Tableau 39 : Fiche d'enquête d’approvisionnement de banane ............................................... XII
Tableau 40 : Production des fruits de saison du SCRIMAD ................................................. XIII
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah ix
LISTE DES FIGURES
Figure 1 : Courbe cas d’une distillation simple [9] .................................................................... 9
Figure 2 : Courbe cas de la distillation fractionnée [9] ............................................................ 10
Figure 3: Montage d'une colonne de distillation [3] ................................................................ 11
Figure 4 : Courbes azéotropique [9] ......................................................................................... 12
Figure 5 : Vue schématique à l'intérieure d'une colonne [26] .................................................. 13
Figure 6 : Mouvement des phases dans une colonne à contre-courant .................................... 14
Figure 7 : Mouvement des phases dans une colonne à contre-courant .................................... 14
Figure 8 : Distillation simple .................................................................................................... 15
Figure 9 : Distillation fractionnée ............................................................................................ 15
Figure 10 : Un bananier ............................................................................................................ 19
Figure 11 : Production potentielle comparative du bioéthanol (l.t-1 de matière sèche) à partir
des déchets de biomasse lignocellulosique du bananier et d’autres matières organiques. ....... 33
Figure 12 : Production potentielle du biogaz ........................................................................... 35
Figure 13 : Carte de la situation géographique de la CUA [21] ............................................... 37
Figure 14 : Organigramme du CNRIT ..................................................................................... VI
Figure 15 : Représentation schématique des transferts thermiques dans le distillateur .......... VII
Figure 16 : Schéma électrique équivalent relatif aux transferts thermiques ......................... VIII
file:///D:/Documents/Doc%20Memo%20Dinah/MEMO%20DINAH%20171218.docx%23_Toc532814018file:///D:/Documents/Doc%20Memo%20Dinah/MEMO%20DINAH%20171218.docx%23_Toc532814019
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah x
LISTE DES ANNEXES
Annexe 1: PRESENTATION DU LIEU DE STAGE ............................................................. IV
Annexe 2 : TRANSFERT THERMIQUE [3] ......................................................................... VII
Annexe 3 : FICHE D’ENQUETE ........................................................................................... XII
Annexe 4 : SAISON DES FRUITS ....................................................................................... XIII
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah 1
INTRODUCTION
La protection de l’environnement est une préoccupation d’une importance capitale,
partout dans le monde. Madagascar n’y est pas en reste et l’Etat Malagasy s’y engage. Pour
notre pays l’une des causes la plus violente de la détérioration de l’environnement est due aux
effets néfastes conjoints de la pratique de la culture sur brûlis et aux usages excessifs du bois
énergie. L’énergie joue un rôle important pour le développement économique d’un pays en
développement comme Madagascar. Actuellement, notre pays se trouve face à des problèmes
énergétiques graves, notamment en énergie électrique et surtout en milieu rural.
L’une des solutions étant de faire recours aux potentiels en énergies renouvelables que
notre pays dispose en quantité considérable. La promotion de leur exploitation pourrait
générer des perspectives intéressantes en milieu rural dans la mesure où elle privilégie le
développement local par l’utilisation de ressources endogènes.
Ce qui impose la recherche de technologies visant la valorisation des sous- produits et
déchets agricoles comme source d’énergie, telles que les technologies innovantes de
fabrication de l’éthanol à partir des déchets de fruits, des racines et tubercules de certains
végétaux.
Compte tenu de ces enjeux et constatant que la culture de la banane, quasiment
présente partout à Madagascar, génère une quantité importante de déchets, depuis son circuit
d’exploitation jusqu’à sa consommation, nous avons initié ce projet de : « Production
d’éthanol à partir des déchets de fruit de bananier »
Nous avons ainsi organisé notre travail en trois parties :
La première partie présente l’état de connaissance sur l’éthanol, la fermentation et la
distillation en général ainsi que sur la biomasse, la filière banane à Madagascar et la
potentialité en déchets y afférente.
La seconde partie informe les matériels, les méthodes adoptées pour la concrétisation
de ce travail de recherche et récapitule les différents résultats issus des expérimentations
effectuées en laboratoire.
La troisième et dernière partie sera axée sur l’étude de faisabilité économique et de
rentabilité financière du projet, complétés par une discussion suivie d’une conclusion.
PREMIERE PARTIE :
ETAT DE CONNAISSANCES
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah 2
Chapitre I: APERÇU GENERAL SUR L’ALCOOL ET LA FERMENTATION
L’objectif de la présente partie consiste à dresser un bref aperçu sur l’alcool et la
fermentation.
I.1 L’alcool
En chimie organique, un alcool est un composé organique dont l'un des carbones lié à
un groupe hydroxyle (-OH). L'éthanol (ou alcool éthylique) entrant dans la composition des
boissons alcoolisées est un cas particulier d'alcool, mais tous les alcools ne sont pas propres à
la consommation. En particulier, le méthanol est toxique et mortel à haute dose. Il existe
plusieurs types d’alcool :
- alcool méthylique = méthanol
- alcool éthylique = éthanol
- alcool butylique = butanol
- alcool propylique = propanol 1
- alcool isopropylique = propanol 2
Matières premières pour la production d’alcool [14] I.1.1
I.1.1.1 Matières riches en polysaccharides
Actuellement, il y a une légère prédominance de la production de bioéthanol, à base de
matériaux amylacés (53% du total), comme le maïs, le blé et d´autres céréales et grains. Dans
ces cas, la technologie de conversion commence généralement par la séparation, le nettoyage
et la mouture du grain. Ensuite, l´amidon est converti typiquement en sucres au moyen d´un
processus enzymatique à haute température. Les sucres libérés seront alors, fermentés par des
levures et le liquide résultant sera distillé pour la séparation du bioéthanol.
I.1.1.2 Matières riches en sucres simples
La canne et la betterave, sont des végétaux qui englobent énormément de sucre
simples. Ils sont obtenus par un processus se basant sur l´extraction au moyen de la mouture
ou de la diffusion, et qui pourront être soumis directement à une fermentation. Après la
fermentation, le liquide est distillé. Il est à noter que le bioéthanol dit « de première
génération » est issu de la fermentation des matières premières qui peuvent être utilisées dans
une chaîne alimentaire animale ou humaine. En revanche, l’éthanol issu de la fermentation
des matières cellulosiques telles que le bois, les feuilles et les tiges des plantes ou celles issues
des déchets sont qualifiés de la deuxième génération.
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah 3
I.2 L’éthanol
Présentation de la molécule d’éthanol I.2.1
L’éthanol, l’alcool ou encore l’alcool éthylique sont toutes le trois des appellations qui
désignent la même molécule qui est composée de deux atomes de carbone (C), six atomes
d’hydrogène (H) et d’un atome d’oxygène (O). Les formules brutes et semi-développées de la
molécule d’éthanol sont respectivement le C2H6O, le C2H5OH et le CH3-CH2-OH. [11]
Propriétés physiques de l’éthanol [1] [31] I.2.2
L’éthanol est un composé incolore, volatil, hygroscopique, miscible à l’eau. Ses
principales propriétés physiques sont résumées dans le tableau suivant :
Tableau 1 : Propriétés physiques de l'éthanol
Masse molaire Point de fusion Point d’ébullition Densité Densité de vapeur
46.07 -114°C 78,5°C 0.789 1.59
Tension de vapeur Points d’éclair
20°C 34.9°C 63.5°C Coupelle fermée Coupelle ouverte
5.85 kPa 13.3 kPa 53.3 kPa 12.8 16
L’éthanol est un composé qui est chimiquement stable. Il possède toutes les propriétés
qui caractérisent les alcools notamment une réaction d’oxydation lorsqu’il est maintenu à l’air
libre pour former de l’acide acétique. Par contre ; dans des conditions d’oxydation extrême, il
se transforme en dioxyde de carbone (CO2) et en eau (H2O).
Utilisations industrielles de l’éthanol I.2.3
L’éthanol occupe une place importante dans les procédés industriels. Outre le fait que
l’éthanol sert à l’éclairage et au chauffage, il constitue le principe actif de base des boissons
alcoolisées, il entre dans la synthèse de produits chimiques tels que les peintures, les vernis,
les encres, les matières plastiques, les adhésifs, les cosmétiques et les produits
pharmaceutiques. Réputé pour ses qualités de solvant, il est également utilisé dans l’industrie
de nettoyage contre les graisses et les matières plastiques. Les applications industrielles de
l’éthanol se sont étendues à l’industrie des carburants au point de vouloir en faire.
I.3 Filière biocarburant [23] [24]
Présentation du biocarburant I.3.1
Un biocarburant est un carburant liquide ou gazeux créé à partir de la transformation
de matériaux organiques non fossiles issus de la biomasse, par exemple des matières végétales
produites par l’agriculture. Les biocarburants sont assimilés à une source d’énergie
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah 4
renouvelable. Leur combustion ne produit que du CO2 et de la vapeur d'eau et pas ou peu
d'oxydes azotés et soufrés (NOx, SOx).
Mélanges éthanol-essence I.3.2
Le mélange éthanol-essence existe sur le marché depuis les années 1970 aux Etats-
Unis. La mention de la lettre E pour l’éthanol est souvent d’un indice qui renseigne sur la
fraction d’éthanol ajoutée à l’essence. Ainsi ; l’E5 appelé également gazohol est un carburant
contenant un volume de 5% d’éthanol et 95% d’essence. Les teneurs d’alcool dans l’essence
varient énormément entre les pays. Au Brésil, pays le plus avancé en matière d’utilisation de
l’éthanol, on distribue des carburants au teneur très élevée de l’ordre de 85% (E85) pouvant
aller jusqu’à 100% d’alcool (E100). Il est à noter que la majeure partie des pays utilise encore
de faibles teneurs de l’ordre de 4%, 5%,10% voire même de 15%. Les carburants à très fort
taux d’éthanol nécessitent des véhicules bien adaptés. Toutefois, pour des concentrations
allant jusqu’à 10% d’alcool, aucune adaptation du moteur n’est requise.
Effet de l’éthanol sur la volatilité des carburants I.3.3
La volatilité est une caractéristique extrêmement importante de l’essence qui influe sur
de nombreux paramètres de rendement du moteur. Le comportement du carburant varie en
fonction des saisons. En effet, des problèmes de démarrage peuvent subvenir en période
hivernale par manque de volatilité du carburant et par opposition, un carburant trop volatil en
été aurait pour conséquence un rendement inférieur du moteur parce que le carburant n’arrive
pas en quantité suffisamment importante. L’ajout de l’éthanol dans le carburant confère à ce
dernier une volatilité constante assurant de ce fait un meilleur rendement du moteur.
Effet de l’éthanol sur la consommation de carburant I.3.4
Il est entendu que l’apport d’oxygène à travers la molécule d’éthanol améliore
considérablement la combustion du carburant. En matière de consommation, les moteurs
alimentés par un mélange éthanol-essence sont plus gourmands du fait de leur faible pouvoir
calorifique par rapport à celui conféré par l’essence pure. La consommation est 2% voire 3%
supérieure dans le cas des moteurs alimentés au mélange éthanol-essence.
I.4 Avantage et inconvénients [23] [27]
Enjeux économiques I.4.1
Les biocarburants représentent une source supplémentaire de carburant et une activité
agro-industrielle nouvelle. Ils permettent aux pays qui les produisent de réduire leur
dépendance énergétique vis-à-vis des carburants d’origine fossile. Cependant, l’utilisation de
biocarburants de première génération peut entraîner l’augmentation de la demande et la
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah 5
hausse des prix des produits agricoles. Celle-ci peut créer l’instabilité sociale dans les pays
pauvres.
Enjeux environnementaux I.4.2
La combustion des carburants d’origine fossile participe aux émissions de gaz à effet
de serre (GES). Pour ce qui relève des biocarburants, le carbone émis lors de leur combustion
dans l’atmosphère a été préalablement fixé par les plantes lors de la photosynthèse. Ainsi, le
bilan carbone semble donc à priori neutre. Cependant, la situation idéale n’est pas encore
atteinte en pratique car la production de ces biocarburants requiert un travail humain, agricole,
de transport, de procédé industriel, et donc une consommation de carburants et
éventuellement d’autres substances dont l’usage produit aussi des Gaz à Effet de Serre GES.
I.5 La fermentation alcoolique [32] [25]
Réaction chimique I.5.1
La fermentation éthylique est une réaction chimique entre les levures et le glucose
contenu dans le jus du fruit. Ces levures, sous forme de bactéries et de champignons
microscopiques, réagissent avec le glucose pour former de l'alcool, sous forme d'éthanol ainsi
que du dioxyde de carbone, gazeux, qui s'échappera de la solution sous forme de bulles. Les
levures ont besoin d'énergie pour pouvoir se développer et vivre.
La réaction chimique correspondante est la suivante:
𝐶6 𝐻 12𝑂6 ⟶ 2𝐶2𝐻5𝑂𝐻 + 2𝐶𝑂2
Les éléments chimiques présents dans la réaction I.5.2
I.5.2.1 Le glucose a pour formule brute : C6H12O6 :
C’est un hexose, c’est-à-dire un sucre comportant six carbones et dont le premier
atome à une fonction aldéhyde symbolisée par un atome d’oxygène relier par un double
liaisons covalentes à un atome de carbone. On peut donc dire que le glucose est une molécule
organique. Les sucres sont répartis en cinq familles selon le nombre d’atomes de carbone
qu’ils présentent.
Par exemple, il existe les trioses qui sont des sucres (aussi appelés « oses »)
comportant trois atomes de carbone, les tétroses en comprennent quatre, les pentoses : cinq,
les hexoses : six et ainsi de suite.
I.5.2.2 L’éthanol ou l’alcool éthylique a pour formule C2H5OH :
C’est un liquide incolore qui est très facilement inflammable et miscible dans l’eau.
C’est une solution souvent appelée alcool puisqu’elle est responsable de l’alcoolisation d’une
solution. La molécule est donc nécessairement présente dans les boissons alcoolisées.
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah 6
I.5.2.3 Le dioxyde de carbone a pour formule CO2 :
Il est souvent appelé gaz carbonique ou anhydrique carbonique. C’est un composé
chimique contenant un atome de carbone et deux atomes d’oxygène. Dans les conditions
normales de température et de pression, le dioxyde de carbone est un gaz incolore et inodore.
Il est présent à seulement 0.03% dans l’air.
I.5.2.4 Agents de fermentation : les levures
Les levures susceptibles de produire l’alcool éthylique sont celles provenant, soit de
l’écorces de la canne à sucre, soit de certains produits comme la mélasse, et non pas toute
levure de boulangerie, de brasserie ou de vinification.
Dans la pratique, deux genres de levure sont utilisés pour la fermentation :
- SchizosaccharomycesPombe ;
- Saccharomyces Cerevisiae ;
La levure la plus utilisée pour la fermentation alcoolique est le Saccharomyces
Cerevisiae. C’est un champignon microscopique se présentant sous forme unicellulaire au
moins à un stade de son cycle biologique. La cellule est généralement ovoïde, et sa taille varie
de quelques microns à 25 ou 30 microns.
Facteurs influençant la fermentation [5] [17] I.5.3
I.5.3.1 La température et l’activité levurienne
Comme toute réaction chimique, la cinétique de la fermentation alcoolique dépend de
la température :
- Trop froid (10°C), le processus est très ralenti voire incomplet, la levure produit
davantage d’esters.
- Trop chaud (32°C - 36°C), les levures meurent, la perte d’alcool par évaporation et les
dangers d’infection par certains micro-organisme thermophiles (bactéries lactiques,
acétique,…) vont s’accroitre. Le rendement alcoolique se trouve réduit.
- Il existe plusieurs moyens pour contrôler la température :
- choix d’un emplacement convenable ;
- emploi de cuves de capacité modérée plus facilement contrôlables ;
- contrôle de la concentration en sucre ;
- réfrigération des moûts ;
- utilisation d’un régulateur de température.
I.5.3.2 L’oxygène
La fermentation alcoolique est un processus anaérobie, mais les levures ont besoin
d’une petite quantité d'oxygène pour se multiplier.
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah 7
I.5.3.3 Les biomasses
Les biomasses riches en saccharose, glucose et fructose sont directement
fermentescibles en éthanol sans étape intermédiaire. Les sucres se présentent sous forme d'un
polymère (l'amidon) dans les plantes céréalières telles que le maïs, le blé, l'orge et les plantes
à tubercules comme la pomme de terre et le manioc et sous forme de cellulose (hémicellulose)
dans certaines biomasses comme la paille, les copeaux et sciures de bois. Ils ne sont pas
directement fermentescibles et ils ont besoin d’une étape de dépolymérisation de la cellulose
pour arriver à un sucre tel que l’amidon.
Suivant l'état de polymérisation, ces sucres doivent subir un (ou plusieurs)
hydrolyse(s), dont le but est de transformer en monomères (sucres simples) les chaînes de
polymères, avant d'être fermentés en éthanol.
I.5.3.4 La durée de la fermentation
Elle dépend de la teneur en sucre du fruit et surtout de la température. La fermentation
est finie lorsque :
- Le barboteur n’émet plus des "bulbs" ;
- Le moût est clair ;
- Les valeurs de la densité dans une espace de 24 heures montrent de valeurs constantes
et négatives.
I.5.3.5 pH
Le pH joue un rôle primordial sur l’activité levurienne sur la croissance des
microorganismes. Ainsi il influe sur les réactions chimiques et biochimiques. Les levures
tolèrent des gammes très larges de pH théoriquement 2,4 à 8,6. Mais l’optimum se situe entre
3 et 6 pour favoriser la croissance des levures donc le milieu pour la fermentation est un
milieu acide.
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah 8
Chapitre II: APERÇU GENERAL SUR LA DISTILLATION
Ce chapitre est axé sur la distillation, une étape cruciale du processus de la
fermentation
II.1 Principe de la distillation [28]
La distillation est un procédé de séparation d’un mélange de substances liquides dont
les températures d'ébullition sont différentes. Elle permet de séparer les constituants d'un
mélange homogène. Sous l'effet de la chaleur ou d'une faible pression, les substances se
vaporisent successivement, et la vapeur obtenue est liquéfiée pour donner le distillat.
Des substances mélangées n’ont pas la même pression de vapeur à une température
donnée. Pour expliquer cela, prenons pour exemple le vin. Il est constitué d’un mélange
homogène d’eau et d’alcool. On sait qu’avec une pression atmosphérique normale, l’eau ne
bout qu’à 100°C alors que l’alcool bout déjà vers 78°C.
En fait, il suffit de chauffer le mélange homogène eau et alcool à plus de 78,5°C.
L’alcool commence alors à bouillir et des vapeurs riches en alcool se dégagent. Néanmoins, il
faut rester sous les 100°C sinon l’eau commence également à bouillir. On recueille la vapeur
ainsi obtenue donnant au final un liquide riche en alcool, le distillat.
Etapes de distillation [29] II.1.1
La distillation est une des étapes dans la production de l’alcool. Elle intervient suite à
la fermentation du moût, procédé qui consiste à transformer le sucre en alcool sous l’action de
levures. Le moût se compose alors de différentes substances dont de l’eau et divers alcools.
Le processus de distillation consiste à séparer l’alcool de l’eau en chauffant le mélange à
l’aide d’un alambic.
Tous les composants récupérés suite à la distillation ne sont pas à boire. Certains sont
même impropres à la consommation. Lorsque l’alambic monte en température le premier
distillat qui s’écoule appelé la tête de distillation, se compose en partie de méthanol, très
toxique et plus volatils. Le cœur de distillat permet de récolter l’éthanol, l’alcool recherché et
consommable. Vient enfin la queue de distillation qui n’est pas nocif mais gustativement
désagréable.
Paramètres de distillation II.1.2
Le pouvoir séparateur d’une colonne à distiller dépend de :
- Sa hauteur (plus elle est grande et plus le pouvoir séparateur est grand) ;
- Sa géométrie ;
- La présence ou non d’un corps de remplissage et sa nature ;
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah 9
- Son isolation thermique.
- Influence de la pression
II.2 Types de distillation
Distillation simple [9] II.2.1
La séparation se fait grâce à la différence de volatilité (capacité à s’évaporer selon la
température) entre les constituants.
- Le bouilleur porte à ébullition le mélange ;
- Les vapeurs du composé le plus volatil montent plus facilement ;
- Le condenseur transforme les vapeurs en liquide par condensation ;
- Le distillat a une concentration plus élevée en composé le plus volatil.
Figure 1 : Courbe cas d’une distillation simple [9]
Distillation fractionnée : [31] II.2.2
La distillation fractionnée, aussi appelée rectification, est un procédé de séparation par
fractionnement. Son but est de séparer les différents constituants d’un mélange de liquides
miscibles, possédant des températures d’ébullition différentes. Pour cela, elle exploite le
même principe que la distillation classique mais se distingue par l'utilisation d'une colonne de
séparation, qui permet une meilleure discrimination des constituants du mélange.
La colonne à distillée est le lieu d’un équilibre liquide-vapeur où il y a une succession
de vaporisation-liquéfaction. En haut de la colonne le mélange contient beaucoup plus de
composé le plus volatil.
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah 10
Figure 2 : Courbe cas de la distillation fractionnée [9]
II.2.2.1 Principe [19]
La rectification est une forme d’application de la distillation. Elle est utilisée par
exemple pour le fractionnement du pétrole. Si le distillat obtenu par distillation est à nouveau
distillé, on obtient un nouveau distillat dont la teneur en composants volatils est encore plus
élevée. En recommençant cette opération plusieurs fois, il est possible d’augmenter à chaque
fois cette teneur.
En pratique, cette distillation à plusieurs étapes est effectuée dans une colonne sous
forme de distillation à contre-courant (rectification). Le mélange de liquides à séparer
(alimentation) est amené en bas de la colonne où il est porté à ébullition. La vapeur générée se
déplace vers le haut de la colonne et l’autre partie retourne dans la colonne et se déplace vers
le bas.
Pendant son déplacement vers la tête de la colonne, le mélange gazeux généré au bas
de la colonne subit un échange intensif de chaleur et de matières avec la phase liquide par
l’intermédiaire des plateaux, ou des garnissages. Les composants moins facilement volatils de
la phase vapeur se condensent et enrichissent ainsi la phase liquide. Le principe des
différentes techniques de distillation fait appel aux lois qui régissent l’équilibre liquide-vapeur
des corps purs et des mélanges.
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RAOELINIAINA Ravaka Dinah 11
Figure 3: Montage d'une colonne de distillation [3]
La rectification étant une opération qui peut s’effectuer sous des pressions
extrêmement différentes, le choix de la pression, qui est le facteur le plus important dans une
distillation, est déterminé par :
- la température maximale T max supportée par le produit
- la température de chauffage
- la température du liquide de refroidissement utilisé dans le condenseur
II.2.2.2 Volatilité : [27]
Le terme volatilité signifie la tendance que présente une matière à passer de la phase
liquide à la phase gazeuse. Elle est une des propriétés particulières des fluides qui permet
d'appliquer le procédé de Distillation. L’alcool et l’essence sont des exemples de liquides
facilement volatils.
II.2.2.3 Azéotrope : [25]
Un mélange azéotrope ou azéotropique est un mélange liquide qui bout à température
fixe en gardant une composition fixe.
Quand on distille un mélange de deux liquides, la température d'ébullition n'est pas
toujours comprise entre celles des deux constituants ; elle peut présenter un point d'ébullition
supérieur au point d'ébullition des constituants purs (azéotropisme négatif) ou un point
d'ébullition inférieur au point d'ébullition des constituants purs (azéotropisme positif). Dans
l'un et l'autre des cas, la distillation fractionnée ne permet pas de séparer les deux liquides,
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah 12
mais seulement l'un d'entre eux et le mélange azéotrope correspondant au point d'ébullition
maximal ou minimal. Par exemple l'alcool à 96° (soit 96% d'éthanol et 4% d'eau) est un
mélange azéotropique qui bout à 78,1 C, température inférieure à celle de l'éthanol pur (Téb:
78,4 C).
Deux cas à l’azéotrope la température de changement d’état est minimum graphe de
gauche ou passe par un maximum graphe de droite.
Figure 4 : Courbes azéotropique [9]
II.2.2.4 Manipulation d’une colonne de distillation [25]
Déclencher le chronomètre dès le début de l’ébullition. Noter la température θ toutes
les minutes, et construire la courbe associée θ = f(t)au fur et à mesure sur le graphe.
La température augmente d’abord, puis se stabilise à peu près. Lorsque cette
stabilisation est atteinte (températureθ_1), changer le réceptacle pour recueillir le distillat.
Conserver ce réceptacle tant que θ reste sensiblement égale àθ_1. Lorsque la température
s’élève, changer de réceptacle. Cette première fraction s’appelle encore "tête de distillation".
Continuer à noter la température, et à la reporter sur le graphe. Dès l’obtention d’un
nouveau palier de température (notéeθ_2), changer de réceptacle.
Recueillir ainsi les différentes fractions de distillation correspondant aux différentes
stabilisations de la température : θ_2, θ_3, etc.... La dernière fraction avant la fin de
l’expérience s’appelle "queue de distillation".
II.3 Procédés et techniques de réalisation d’une colonne de distillation
: [25]
Réalisation industrielle II.3.1
Dans l’industrie, la colonne à distiller est une colonne à plateaux, grande tour
cylindrique surmontant la chaudière, dans laquelle le liquide est en ébullition. Une colonne a
une hauteur d’environ 20m, et comporte une cinquantaine de plateaux.
Un double flux de matière se produit. Pour un plateau donné :
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RAOELINIAINA Ravaka Dinah 13
- La vapeur provenant du plateau inférieur se condense. Cette opération étant
exothermique, le liquide obtenu émet à son tour une vapeur plus riche en composé volatil, qui
va se condenser sur le plateau supérieur, et ainsi de suite.
- Le liquide, provenant du plateau supérieur, plus riche en composé le moins volatil,
tombe dans les plateaux inférieurs. On l’appelle reflux.
Ce double flux permet donc le contact entre liquide et vapeur, indispensable pour que
la distillation se fasse.
On récupère alors, si le nombre de plateaux est suffisant, le composant le plus volatil
en haut de colonne, et le composant le moins volatil en bas de colonne.
Figure 5 : Vue schématique à l'intérieure d'une colonne [26]
Le principe de la distillation fractionnée nécessite que l’équilibre physique s’établisse
sur chaque plateau entre le liquide qui reflue et la vapeur qui monte. Chaque plateau est donc
théoriquement à température constante, (la température diminuant à mesure que l’on s’élève
dans la colonne).
En réalité, les débits des flux de vapeur montante et de liquide descendant sont
constants, et la composition du liquide sur chaque plateau n’est pas homogène.
Réalisation en laboratoire : [25] II.3.2
La colonne à distiller est :
- soit une colonne de Vigreux cylindrique portant des pointes de verre à l’intérieur,
favorisant les équilibres liquide-vapeur,
- soit une colonne remplie d’anneaux, appelée colonne à anneaux de Raschig.
Dans ces colonnes, les compositions du liquide et de la vapeur varient de façon
continue. Leur efficacité est plus faible, mais leur mise en œuvre est facile.
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RAOELINIAINA Ravaka Dinah 14
Ce qui différencie les colonnes de rectification sont leurs dispositifs internes. Nous
distinguons:
- les colonnes à plateaux : perforés, à calottes ou à soupapes ;
- les colonnes à garnissage : en vrac ou structuré.
II.3.2.1 Colonnes à plateaux : [19]
Les colonnes à plateaux sont utilisées pour réaliser un contact entre phase gazeuse et
phase liquide de manière à les amener le plus près possible de l’état d’équilibre. Le
mouvement des phases peut se faire de deux façons :
- à contre-courant, sur un plateau constitué exclusivement par des trous ou des fentes à
travers lesquels le liquide et la vapeur s’écoulent et il n’y a pas de trop plein.
- à courants croisés, sur un plateau à travers lesquels la phase vapeur traverse une
couche de liquide se déplaçant horizontalement avant de déboucher par un trop plein sur le
plateau inférieur.
Figure 6 : Mouvement des phases
dans une colonne à contre-courant
Figure 7 : Mouvement des phases
dans une colonne à contre-courant
II.3.2.2 Colonnes à garnissage : [19]
Les colonnes garnies diffèrent nettement des colonnes à plateaux, tant par leur
construction que par leur fonctionnement. Les fluides y circulent à contre-courant et non plus
à courants croisés. L’équilibre entre liquide-vapeur n’est réalisé en aucun niveau d’une
section garnie, même si on la considère comme fonctionnant de façon idéale.
Le transfert des matières entre le liquide et la vapeur a lieu de façon continue sur toute
la hauteur de la colonne. Le rendement de la colonne garnie est obtenu en déterminant le
nombre de plateaux d’une colonne idéale qui aurait la même efficacité que la colonne
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah 15
considérée et on déduit ensuite la HEPT (Hauteur équivalent des plateaux théoriques). Cette
colonne sera d’autant meilleure que sa HEPT sera plus petite.
On détermine par la construction graphique le NET (nombre d'étages théoriques) et
connaissant la hauteur du garnissage, on déduit la HEPT :
𝐻𝐸𝑃𝑇 = 𝐻𝑎𝑢𝑡𝑒𝑢𝑟 𝑑𝑒 𝑔𝑎𝑟𝑛𝑖𝑠𝑠𝑎𝑔𝑒
𝑁𝐸𝑇
Figure 8 : Distillation simple Figure 9 : Distillation fractionnée
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Chapitre III: LA BIOMASSE ET LA FILIERE BANANE
Ce chapitre comporte d’une part quelques définitions de la biomasse et les éventuels
modes de valorisation et d’une autre les généralités sur les bananiers et la filière banane à
Madagascar.
III.1 Quelques définitions de la biomasse
Diverses entités internationales qui travaillent dans le domaine de la biomasse ont
chacune leur manière de définir la biomasse.
Selon l’ADEME « Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie », la
biomasse englobe les matières organiques animales et végétales ainsi que l’ensemble des
résidus principalement organique généré par les activités humaines comme les déchets
humains et les effluents urbains.
Ces différentes ressources peuvent être regroupées en trois types :
- Le bois et les déchets des industries de transformation des bois y compris les liqueurs
noires de papeterie ;
- Les produits de l’agriculture ainsi que leurs déchets et ceux de la transformation des
produits agricoles ;
- Les déchets urbains comme les ordures ménagères et les boues de station.
Selon le FAO « Food and agriculture organisation » ou « Organisation des Nations
unies pour l’alimentation et l’agriculture » la biomasse peut être regroupée en trois catégories:
- La biomasse agricole : comprend les sous-produits d’exploitation agricole, les sous-
produits animaux, les sous-produits des industries agroalimentaires, les cultures énergétique
terrestre (canne à sucre, manioc, les déchets organiques comme le tourbe, houille, lignite) ;
- La biomasse forestière : comprend respectivement les résidus d’exploitation forestière
et les plantes à soins énergétiques comme l’eucalyptus ;
- La biomasse aquatique et algue : ceux sont les cultures énergétiques aquatiques
comme la jacinthe d’eau et les algues.
III.2 Différents types de biomasse [30]
Il existe différents types de biomasse qui peut être utilisés comme source d'énergie.
Bien qu’il existe de nombreuses classifications, nous avons ici choisi la classification qui nous
semblait la plus adaptée. Celle-ci consiste à diviser la biomasse en quatre types: la biomasse
naturelle, les déchets secs et humides ainsi que les cultures énergétiques.
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah 17
La biomasse naturelle III.2.1
Elle est produite dans la nature sans aucune intervention humaine. Son problème est sa
gestion d'acquisition ainsi que son transport vers les endroits ciblés. Cela peut avoir pour
conséquence de rendre son exploitation économiquement impossible.
Les déchets résiduels (secs et humides) III.2.2
Il s’agit des déchets générés par les activités de l’agriculture (ligneuses et herbacées) et
de l'élevage, des forêts, des industries agroalimentaires et du bois, ainsi que toutes celles
pouvant être utilisées et considérées comme sous-produits. A titre d'exemple nous pouvons
considérer la sciure de bois, les coquilles d'amandes, les noyaux d'olives, l'élagage fruitier,
etc.
On appelle biomasse résiduelle humide les déchets dits biodégradables, c'est-à-dire les
eaux usées urbaines et industrielles ainsi que les déchets d'élevage.
Les cultures énergétiques III.2.3
Celles-ci sont produites avec pour seul objectif de produire de la biomasse
transformable en combustible. Ces cultures peuvent être divisées en:
- Les cultures déjà existantes telles que les céréales, les oléagineux, les betteraves
sucrières, etc.
- Les forêts lignocellulosiques (peupliers, saules, etc.).
- Les herbacés lignocellulosiques comme le Cynara Cardunculus (chardon)
III.3 Valorisation énergétique de la biomasse [2]
La valorisation énergétique de la biomasse peut produire trois formes d’énergie utile,
en fonction du type de biomasse et des techniques mises en œuvre :
- De la chaleur ;
- De l’électricité ;
- Du combustible.
Procédés de valorisation de la biomasse III.3.1
On distingue trois procédés de valorisation de la biomasse :
- La voie sèche : principalement constituée par la filière thermochimique, qui regroupe
les technologies de la combustion, la gazéification et de la pyrolyse.
- La voie humide : la principale filière de cette voie est la méthanisation, il s’agit d’un
procédé basé sur la dégradation par des micro-organismes de la matière organique. Elle
s’opère dans un digesteur chauffé et sans oxygène (réaction en milieu anaérobie).
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RAOELINIAINA Ravaka Dinah 18
- La production de biocarburant : les biocarburants sont des carburants liquides ou
gazeux créés à partir d’une réaction entre huile et l’alcool dans le cas du biodiesel ou à partir
d’un mélange de sucre fermenté et d’essence pour le cas du bio éthanol.
Générations de biocarburants III.3.2
Il existe trois générations de biocarburants :
- 1ère génération : biocarburants créés à partir des graines ;
- 2e génération : biocarburants créés à partir des résidus non alimentaire des cultures
(paille, tige, bois) ;
- 3e génération : biocarburants créés à partir d’hydrogène produit par des micro-
organismes ou à partir d’huile produite par des microalgues. (Généralité sur la biomasse)
Energie de la biomasse III.3.3
Le tableau ci-dessous récapitule la valorisation énergétique de plusieurs biomasses.
Tableau 2 : Energie produite à partir de la biomasse [2]
BIOGAZ BIOCARBURANTS BOIS-ÉNERGIE
Matières
appropriées
-zones d’habitation:
épluchures et déchets verts
-agriculture: engrais de
ferme et résidus de récolte
- artisanat et industrie:
déchets alimentaires, résidus
de la transformation des
denrées alimentaires ou
des déchets de la
transformation de la viande
-stations d’épuration des
eaux usées: boues
d’épuration
Pour le bioéthanol:
-artisanat et industrie :
déchets contenant des
sucres
Pour le biodiesel:
-artisanat : huiles de
friture usagées
-industrie: graisses
animales
-exploitation forestière:
bois forestier à l’état
naturel et résidus
provenant du traitement
du bois
-zones d’habitation: vieux
bois
-agriculture: bois
provenant de l’entretien
du paysage
Produits électricité, chaleur et
carburant
Carburant électricité, chaleur et
carburant
III.4 Généralités sur le bananier
Morphologie et cycle du bananier [22] III.4.1
Même s’il peut atteindre 9 mètres de haut, le bananier n’est pas un arbre. Le bananier
est une plante monocotylédone herbacée et vivace de grandes dimensions, et à végétation
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah 19
particulièrement rapide cultivée essentiellement pour son fruit consommé frais ou cuit, il
appartient à la famille des musacées et au genre musa.
La plante du bananier est composée de plusieurs organes morphologiques :
- d’une tige souterraine appelée bulbe : le centre vital du bananier. Elle est le lieu de
formation des racines, des feuilles et de l’influence. C’est à ce niveau que se différencient les
rejets assurant la pérennité naturelle de l’espèce ;
- des feuilles ; on observe un simple développement en hauteur de la base massive des
pétioles des grandes feuilles insérées en spirale. Grandes feuilles droites ou retombantes
(jusqu’à trois mètres de long et 60 centimètres de large) longuement pétiolées ;
- le pseudo-tronc ou faux tronc résulte de l’imbrication des gaines foliaires les unes dans
les autres ;
- d’une inflorescence se forme au niveau de la tige souterraine, parcourt tout le centre
du faux tronc avant son apparition à l’extérieur de la plante.
Les fleurs dites femelles qui se forme en premier et qui donneront les fruits
comestibles groupés en mains composées de doigts ou bananes, les fleurs dites mâles à
l’extrémité de l’axe floral qui dégénèrent après la floraison. Lorsque l’on parle d’un régime de
bananes, on désigne l’ensemble des mains et la hampe florale sectionnée pour la récolte, bien
que le bananier ne puisse donner qu’un seul régime par cycle, on le considère comme une
culture pérenne.
Figure 10 : Un bananier
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah 20
Le cycle de développement du bananier est caractérisé par trois phases. Pendant
chaque phase il y a la formation d’un nombre déterminé des feuilles; Cette formation des
feuilles dépend de l’état physiologique de la plante et de la température. Si la température est
adaptée à la plante on aura la formation d’une feuille par semaine.
Les trois phases qui caractérisent le cycle de développement du bananier :
- Phase végétative de 6 à 8 mois
- Phase de floraison d'une durée de 3 à 4 mois
- Phase de fructification d'une durée de 3 à 4 mois
C'est au début de la première phase que les potentialités de développement sont
déterminées. C'est durant cette phase que la nutrition azotée et potassique est la plus
importante par rapport aux autres phases. Dans la deuxième phase, le pseudo- tronc ne grossit
plus mais ses entre-nœuds s'allongent. Lors de la troisième phase, les entre-nœuds se
raccourcissent et la surface foliaire diminue en faveur du développement de l'inflorescence.
L'importance de l'azote diminue alors que les besoins en potassium augmentent.
Classification [6] III.4.2
Avec environ 1000 types de bananes, subdivisés en 50 groupes de variétés, il y a
vraiment beaucoup de bananes différentes dans le monde. Il y a des bananes courtes, des
carrées, des rondes, des droites, des courbées, des vertes, jaunes, roses, tachetées, dorées, et
même des rayées.
Les bananes comestibles, ou cultivars, sont classifiées selon leur génome. Il y a six
groupes principaux :
- AA : principalement de petites bananes sucrées (bananes gingo, bananes miniatures)
- AAA-dessert : ex. Cavendish, la principale variété exportée.
- AAA-à cuire : groupe spécial des bananes d'altitude d'Afrique de l'est, également
utilisées pour faire de la bière
- AAB-dessert : arôme “doux acide”, populaire au Brésil et en Inde
- AAB-à cuire : “vraies bananes plantain”, répandues en Afrique de l'ouest et en
Amérique latine
- ABB à cuire : répandues en Asie du sud-est. Chair farineuse qui nécessite
généralement d’être cuite pour avoir un goût agréable.
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah 21
Condition de vie du bananier [22] III.4.3
III.4.3.1 La température
L'optimum de température se situe dans l'intervalle de 25 à 30°C. Au-delà de 35 à
40°C et en bas de 14°C des anomalies surviennent. Les plantes accusent un retard de
croissance manifestée par une lente émission des feuilles plus petites.
III.4.3.2 La lumière
Le bananier est une plante qui a besoin d'un ensoleillement suffisant. Des durées
d'insolation de 1900 à 2300 heures par cycle sont exigées par la plante. Sous des densités
élevées de peuplement, on a un effilement des plantes et un retard de floraison et du
grossissement du fruit.
III.4.3.3 Le vent
Le bananier est muni d'un système racinaire traçant et superficiel. Par conséquent, il
est sensible aux vents violents. Les vents violents amènent toujours des dommages
considérables, soit en brisant les feuilles aux pétioles, soit en cassant les pseudos troncs.
III.4.3.4 Humidité
Le bananier exige une forte humidité de l'air (60% à 90%), le sol doit être
suffisamment pourvu en eau. Les zones éloignées de la mer (absence d'influence maritime)
sont relativement sèches. En cas d'une très basse humidité, on peut y remédier en irrigant.
III.4.3.5 Sol
On mettra surtout l’accent sur la structure du sol. Le bananier exige un sol léger,
profond, peu caillouteux qui permettra à ses racines de se développer sans obstacles. Il faut
donc éviter les sols lourds, drainant mal ou qui se compactent facilement les racines sont très
vite asphyxiées par tous excès d’eau dans le sol.
III.5 La filière banane à Madagascar [16]
Producteur de banane III.5.1
La culture de la banane est quasiment présente partout à Madagascar, sauf dans les
régions arides de l’Ouest et du Sud. On estime à 38 000 ha les superficies cultivées,
dispersées à travers le pays, produisant environ 170 000 tonnes de fruits. Mais il s’agit de
bananes-fruits ou de bananes-plantains, consommées crues ou cuites, et destinées à la
consommation familiale ou au commerce local.
En revanche, la banane d’exportation est exclusivement cultivée sur un secteur de la
Côte Est de Madagascar, en gros entre Fénérive-Est et Brickaville, long de 200 km environ,
large de 50 km au maximum. L’ancienne Province de Tamatave est donc au cœur de cette
zone bananière, à peu près à égale distance de ses extrémités nord et sud. Cette symétrie
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah 22
s’explique par les liens étroits qui existent entre la culture bananière d’exportation et les
moyens de transport qui permettent l’évacuation de la production. La banane est en effet un
fruit fragile, et la rapidité de son exportation est un atout pour son bon écoulement sur le
marché. La partie centrale de la Côte Est produit donc la totalité des bananes exportées par
Madagascar.
Le tableau suivant illustre la production de banane de Madagascar selon l’INSTAT.
Tableau 3 : Situation de la production de banane
Faritany Production (t) (%) Superficies (ha)
Antananarivo
Toliary
Mahajanga
Antsiranana
Toamasina
Fianarantsoa/Manakara
318
3 396
5 919
28 137
61 108
71 285
0,2%
1,9%
3,5%
16,5%
36,0%
41,9%
675
1 770
4 975
5 995
10 230
14 755
Total 170 163 100 % 38 000
Structures de commercialisation [11] III.5.2
La commercialisation de la banane est très dynamique, c’est l’une des fruits les plus
comestibles à Madagascar.
III.5.2.1 Le marché intérieur
Le principal marché de banane de Madagascar est orienté vers Antananarivo, où la
consommation annuelle est estimée à 25 000 tonnes de bananes.
Les centres fournisseurs de bananes d’Antananarivo sont :
- Le Sud-Est : 60% (Manakara, Mananjary)
- L’Est : 30%
- Le Nord-Ouest : 10%
Une partie de cet approvisionnement est assurée par d’autre zone de collecte en
période de pénurie hivernale. La banane est présente en toutes saisons mais on constate une
baisse de l’offre pendant l’hiver (juin, juillet, août).
L’achat se fait soit :
- Par des collecteurs grossistes qui assurent parfois le transport fluvial et le
débarquement et livrent la marchandise aux grossistes camionneurs qui les acheminent
jusqu’à Antananarivo ;
- Ou par des producteurs collecteurs situés au bord de route qui centralisent la
production de plusieurs planteurs et chargent des camions venant d’Antananarivo. En pleine
saison, ils peuvent remplir un camion de 12 tonnes par 3 jours.
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- Ou par des producteurs grossistes qui achètent à d’autres producteurs au kilogramme,
stockent en vert et revendent à des grossistes transporteurs. Les bananes arrivées à
Antananarivo sont toujours vertes. Elles sont stockées par des grossistes de murisseries de
bananes et écoulent les produits aux revendeurs détaillants des marchés de quartiers de la
capitale.
Pour l’évolution du prix de la banane, les prix d’achat aux producteurs varient selon
les saisons :
- Saison des pluies (été) : 200-250 MGA/kg, prix du régime
- Saison sèche (hiver) : 250-300 MGA/kg, prix du régime
Ces prix peuvent descendre jusqu’à 100-150 MGA/kg dans les zones très enclavées
longent le réseau FCE (Fianarantsoa Côte Est).
Les prix de vente du régime mûre aux consommateurs :
Les prix de détail ont régulièrement évolué entre 2000 et 2018. Ces prix restent
cependant très influencés par les conditions climatiques (saison pluvieuse et passage de
cyclones où des montées de prix jusqu’à 600 MGA/kg sont enregistrées).
Tableau 4 : Prix de vente du régime mûre de banane au consommateur [11]
Centre de consommation 1990 1994 2000 2004 2018
Antananarivo 50 200 300-400 300-500 1000-2000
Fianarantsoa 200-300 600-800
Manakara 200-240 600-800
Il ressort de ce tableau qu’après une forte augmentation des prix vers 1994 et 2018, ils
se sont multiplié de 6 à 10 fois plus cher jusqu’en 2004 et 3 à 4 fois plus en 2004 jusqu’en
2018.
III.5.2.2 Le marché extérieur [11]
L’exportation de bananes a démarré dans les années 60 pour atteindre en 1966 son
volume maximal de 35 000 tonnes. Ensuite l’exportation a baissé progressivement pour
s’arrêter en 1998. La banane exportée est principalement constituée de la variété POYO. Sur
la base des analyses de la mission récente en décembre 2003, il paraît difficile d’envisager
une reprise de l’exportation de la banane de Madagascar sur le marché européen, compte tenu
de l’accentuation de la concurrence, qui se traduit par une baisse tendancielle des prix sur le
marché. Néanmoins, le développement d’une exportation à petite échelle vers la sous-région
(COI) et le Moyen-Orient n’est pas à écarter.
En ce qui concerne le quota dont bénéficiait Madagascar de par la Convention de
Lomé, il n’existe plus depuis 2001. Il existe cependant des mesures transitoires jusqu’au début
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RAOELINIAINA Ravaka Dinah 24
de 2008 où les pays ACP bénéficient d’un quota global. La banane de Madagascar n’étant pas
compétitive par rapport aux pays latino-américains, le choix a été plutôt orientée vers la
diversification des produits, qui bénéficie d’une aide de 500 000 € par an de l’Union
Européenne par le biais du CTHT.
Variétés de bananes existant à Madagascar [20] III.5.3
Les bananiers à fruit consommables crus correspondent au genre du Musa Sapientum.
L’attribution du nom de cette banane varie selon la région de Toamasina et Antsiranana ; on
la désigne Katakata et le terme Fontsy peut être employé à Toamasina, Kida ou Fontsy à
Mahajanga ; l’appellation Akondro est utilisé sur les hauts plateaux et à Toliara.
Les variétés les plus connus sont :
III.5.3.1 Les figues sucrées
Les bananes de type diploïde AA sont principalement de petite bananes sucrés avec de
peau très fine. Cette variété correspond au Akondromavokely et ranjaly qui sont
abondamment dans plusieurs régions de Madagascar, mais surtout Toamasina, Mahajanga et
Antsiranana.
III.5.3.2 Les figues roses
Elles correspondent à une variété de banane à peau rouge Menaloky, que l’on trouve
dans la région du Lac Alaotra et de Moramanga.
III.5.3.3 Le Gros Michel
Variété très répandu à Madagascar et on l’appelle AkondroTaiparasy. Mais, il existe
des variétés commerciales de bananes qui sont classés dans le groupe «Cavendish » ou «
Sinensis ». Ce groupe comprend quatre types principaux : le «Lactan », le « Poyo », la grande
Naine et la « Naine » dont la description et les correspondances à Madagascar sont à
rechercher.
III.5.3.4 Les bananiers plantains
Elles donnent des bananes à cuire correspondant au genre Musa paradisiaca on
l’appelle qussi « Akondro lahy ». Ils sont cultivés dans toutes les régions chaudes et humides.
On les rencontre surtout dans les régions du Boina, de Midongy de l’ouest, dans le bassin de
Fiherenana et dans la partie Est de l’île. Le plus connu est la banane créole ou « French »
Plantain des Antilles qui correspondrait aux Akondrotelorirany de Madagascar.
DEUXIEME PARTIE :
MATERIELS ET METHODES
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RAOELINIAINA Ravaka Dinah 26
Chapitre IV: METHODOLOGIES
Ce chapitre décrit les démarches suivies en vue d’identifier la méthodologie adéquate
à adopter pour cette étude.
IV.1 Caractéristiques physico-chimiques de la banane [16]
Une certaine liste de résultats d’analyse de la banane figure dans la littérature, mais les
résultats ne sont pas toujours concordants. La différence vient surtout du degré variable de la
maturité du fruit analysé et non pas tellement de son origine, du moins pour les grands écarts
de pourcentage d’un même élément.
Composition chimique de la banane IV.1.1
Plusieurs auteurs sont à signaler dans cette étude de la composition de la banane.
Citons seulement : BOUSSINGAULT(1843), BALLAND(1907), KONDO et
collaborateur(1928), LABBE(1933), BROOKS (1941) et certaines organisations.
En 1843, Boussingault J.B. pense aussi que la banane contient du sucre cristallisable,
de la gomme, de l’acide malique, acide gallique, des albumines, de l’acide pectique et des sels
alcalino-terreux. L’auteur signale que 1000 grammes de fruits mûrs frais donnent 439
grammes de banane sèche, et qu’à l’état vert, il n’y a pas de sucre, mais beaucoup d’amidon.
En 1863, Corenwinder M.B donne la composition de la banane du Brésil :
Tableau 5 : Composition de la banane du Brésil
Matières Banane
Eau 73,9
Albumine 4,8
Cellulose 0,2
Matières grasses 0,6
Sucre de canne 19,65
Acide organique 19,65
Pectine 19,65
Amidon 19,65
Acide phosphorique 0,79
Chlore 0,79
Fer 0,79
En 1907, A.Balland donne la composition suivante de la pulpe et de la peau de la
banane, et consacre une grande partie de son « Traité sur les Aliments » à ce fruit
particulièrement riche.
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Tableau 6 : Composition de la banane selon A.Balland
Matières Pulpe Peau
Eau 72,40 81
Matière azotées 1,44 1,28
Matières grasses 0,09 0,68
Matières sucrées 21,90 6,20
Matières extractives 2,03 6,48
Cellulose 1,22 2,42
Cendres 0,92 1,94
En 1907 également, le Service d’Agriculture de l’Argentine donne une composition
différente de la pulpe et de la peau, différente de la précédente par le taux du sucre et
l’existence d’un taux élevé d’amidon. Certainement, l’analyse a été faite sur un fruit non
arrivé à maturité parfaite.
Tableau 7 : Composition de la banane selon le Service d’Agriculture de l’Argentine
Matières Pulpe Peau
Eau 68,20 79,30
Acide pectique 0,03
Pectine 1,24 0,74
Sucre 7,07
Amidon 21,98 8,98
Fibrine 0,18 1,88
Matières ligneuses 0,50 5,16
Cendres 0,50 0,63
D’autres auteurs : Kondo et collaborateurs (1928) donnent quelques détails sur ce fruit
: une banane pèse en moyenne 148 grammes et dans chaque fruit, a partie comestible
représente 60% et la peau 40%. Pour eux, le pouvoir énergétique est de 75 calories pour une
banane, et il y a également des enzymes, maltase (pour Boone Ray [1926], la pulpe présente
70,59 % du poids total, la peau 29,41%).
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Tableau 8 : Composition d’une banane pesant 148 grammes
Matières Banane
Eau 68,51
Protéines 1,80
Fibre 0,34
Amidon 4,69
Dextrine 0,15
Sucre non réducteurs 1,94
Sucre réducteur 12,23
Substances pectiques 0,38
Tanin (acide gallo tannique) 0,12
Cendre 1,04
D’après le RescarchDepartement United Fruit, en 1928 également, la pulpe représente
72 % du poids d’une banane, la peau 28%.
Tableau 9 : Composition de la banane selon le département United Fruit
Matières Banane
Eau 75,6
Sucre 19,9
Amidon 1,2
Protéines 1,3
Graisse 0,6
Celluloses 0,4
Cendres 0,8
A Paris, en 1933, A. Labbé donne la comparaison de la banane fraiche, verte et mûre,
et note l’absence d’amidon dans le fruit mûr.
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Tableau 10 : Comparaison de la banane selon A. Labbé
Matières Banane fraîche verte Banane fraîche mûre
Eau 78,11 73,6
Graisse 0,18 0,3
Glucose 0,29 -
Sucre et pectine - 22,8
Amidon 11,11 -
Cellulose - 0,2
Albumine 1,35 1,7
Fibres digestibles 10,07 -
Fibres ligneuses 0,66 -
Gomme 0,36 -
Substances minérales 0,87 0,8
D’après ces résultats, nous remarquons que la proportion d’eau diminue avec la
maturation du fruit, tandis que celle des graisses, du sucre et des protides augmentent, et
certaines substances telles qu’amidon, fibres et gomme disparaissent à la maturité de la
banane.
Les résultats obtenus par Brooks en 1941 sont également différents, et l’auteur
compare le fruit vert et le fruit mûr.
Tableau 11 : Comparaison du fruit vert et mûr
Matières Fruit vert Fruit mûr
Eau 73,10 77,88
Matière protéiques 1,73 1,36
Matières grasses 0,90 0,82
Amidon 21,29 0,72
Sucres réducteurs 0,08 7,5
Saccharoses 1,17 10,22
Pectine 0,08 0,20
Cellulose brute 0,72 0,52
Cendres 0,93 0,78
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Composition chimique des parties morphologiques du bananier IV.1.2
[13]
Les tableaux suivants présentent la composition générale du bananier. Partant de cette
composition chimique, on peut mettre en évidence la possibilité valorisation énergétique
potentielle des déchets de biomasse lignocellulosique du bananier.
Tableau 12 : Composition chimique de la biomasse lignocellulosique des parties
morphologiques du bananier appartenant au sous-groupe Cavendish : Musa AAA
Partie morphologiques (PAM)
Limbes Nervures + pétioles Gaines foliaires Tige florale
Hampe du régime
+ rachis
Biomasse sèche et humide (%)
mfPAM (% mfPE) 13 9,25 17,83 8,92 3,85
mfPAM (%mfPAM) 24,6 17,5 33,74 16,88 7,28
msPAM (% mfPAM) 16,5 9,8 3,4 7,8 9,8
msPAM (% mfPE) 4,06 1,72 1,15 1,32 0,71
Composition chimique (%msPAM)
Cellulose 20,7 39,5 37,1 14,4 28,4
Hémicellulose 8,6 21,5 11,4 5,5 7,5
Lignine 24,3 18 13,3 10,7 10,5
Amidon 1,1 0,4 8,4 26,3 1,4
Protéines 8,3 1,6 1,9 3,2 2
Lipides 8,4 2,1 3,5 2,5 2,9
Cendres 19,4 11,6 19 26,1 26,8
ESSE 1,23 0,57 3,03 2,13 0,94
Pectines et autres 7,97 4,73 2,37 9,17 19,56
Composition chimique (%mfPAM)
Cellulose 0,84 0,68 0,43 0,19 0,2
Hémicellulose 0,35 0,37 0,13 0,07 0,05
Lignine 0,99 0,31 0,15 0,14 0,07
Amidon 0,04 0,01 0,1 0,35 0,01
Protéines 0,34 0,03 0,02 0,04 0,01
Lipides 0,34 0,04 0,04 0,03 0,02
Cendres 0,79 0,2 0,22 0,34 0,19
ESSE 0,05 0,01 0,03 0,03 0,01
Pectines, tanins, etc. 0,32 0,08 0,03 0,12 0,14
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RAOELINIAINA Ravaka Dinah 31
Tableau 13 : Composition chimique totale de la biomasse lignocellulosique des parties
morphologiques du bananier appartenant au sous-groupe Cavendish : Musa AAA
Composants chimiques teneur (%) Total
Composition chimique totale des PaM
étudiées (% msPAMT) 100
ESSE 1,45
Cellulose 26,09
Hémicellulose 10,89
Amidon 5,63 5,63
Lignine 18,58
Protéines 4,94
Lipides 5,26
Pectines et autres 7,73
Cendres 19,43
Monosaccharides (% sucre simple)
Pentoses –Xyl 16,5 25,5
- Ara 9,0
Hexoses – Glu 69 74,5
- Gal 2,5
- Ma 2
- Rha 1
éléments minéraux (% cendres)
Si 34
Ca 19
K 40
P 2
Mg 3
IV.2 Les possibilités de valorisation des déchets de bananiers [13]
Production potentielle du bioéthanol IV.2.1
De formule brute C2H5OH et usuellement désigné par l’abréviation EtOH, l’éthanol
est un produit à usages multiples (pharmaceutique, parfumerie, alimentaire, combustible,
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RAOELINIAINA Ravaka Dinah 32
etc.). Il est produit chimiquement par hydratation catalytique directe de l’éthylène (CH2=CH2)
et biologiquement par fermentation alcoolique. Lorsque le substrat de la fermentation est une
biomasse lignocellulosique, on procède d’abord à un prétraitement qui vise à modifier les
propriétés physiques et physicochimiques, telles que le degré de polymérisation de la matière
lignocellulosique, et donc des fractions cellulosiques et hémicellulosiques. Ce prétraitement
est suivi de l’hydrolyse des polysaccharides (cellulose et hémicellulose) en monosaccharides
(hexoses et pentoses) avant la fermentation proprement dite qui conduira à la production du
bioéthanol.
La conversion des pentoses et des hexoses en éthanol fait l’objet de différentes voies
de transformation. En effet, ces sucres peuvent être transformés par la voie des pentoses
phosphates, la glycolyse, la voie d’Entner-Doudorof, etc. Dans la mesure où certaines
enzymes sont spécifiques à un microorganisme, il est à noter que la voie de transformation
des sucres en éthanol diffère suivant les microorganismes utilisés pour la fermentation.
L’équation générale de production du bioéthanol à partir des monosaccharides est la suivante:
𝐶6 𝐻12𝑂6 ⟶ 2𝐶2𝐻5𝑂𝐻 + 2𝐶𝑂2
La figure 4 présente la production potentielle du bioéthanol en litres par tonne de MS.
Trois types de production y sont représentés : la production par fermentation des hexoses
uniquement, la production par fermentation successive des hexoses et pentoses et la co-
fermentation simultanée des hexoses et pentoses. Le cout de production dépend de plusieurs
facteurs. Les deux facteurs les plus couteux du processus de conversion sont le prétraitement
et l’hydrolyse enzymatique. En effet, ceux-ci représentent respectivement, environ 33% et
40% du cout de production total. Le cout de la matière première est également un facteur
important dans le cout de production, même si celui-ci intervient pour une moindre
proportion. De manière générale, les couts de production du bioéthanol de seconde génération
dépendent de la matière première exploitée et de la technique de production employée.
Mémoire de fin d’études GEOENERGIE
RAOELINIAINA Ravaka Dinah 33
Figure 11 : Production potentielle comparative du bioéthanol (l.t-1 de matière sèche) à partir
des déchets de biomasse lignocellulosique du bananier et d’autres matières organiques.
Comme l’indique la figure 4, la production potentielle du bioéthanol à partir des DBA
est de 294 l.t -1
de MS (soit 232,8 kg.t -1
de MS) suivant le procédé SSCF. Au niveau national,
elle est de 118,4 x 106 l (93,8 x 10
6 kg). Sachant que le pouvoir calorifique inférieur du
bioéthanol est de 5,91 Kwh.kg -1
, le potentiel de production énergétique de la transformation
des DBA en bioéthanol revient à 27,2 x 103 Kwh.ha
-1.
Dans des conditions physico-chimiques optimales, la production du bioéthanol varie
en fonction de la teneur en sucres du substrat utilisé. D’après Didderen et al.(2008), l’épicéa,
le peuplier, la paille de céréales, le maïs et le Miscanthus, plus riches en sucres, possèdent un
rendement de production du bioéthanol plus élevé que celui des DBA (Figure 4). Avec une
teneur en sucres comprise entre 14 et 15 % (Didderen et al. 2008), le jus de canne à sucre a un
rendement de production du bioéthanol beaucoup moins élevé que celui des DBA. Ces
derniers contiennent environ 52 % de sucres.
Sur le plan environnemental, la production du bioéthanol de seconde génération
permet non seulement de lutter contre les gaz à effet de serre, mais aussi de pallier à certains
problèmes liés à la production du bioéthanol de première génération. En effet, on n’aura plus
besoin d’élargir les surfaces cultivables pour des monocultures destinées à la production du
bioéthanol et au détriment de la biodiversité et de l’équilibre des sols.
Production potentielle du bio méthane IV.2.2
Le méthane, de formule brute CH4, est un combustible dont la température d’auto-
inflammation dans l’air est de 540°C. Il peut être d’origine naturelle, par exemple lorsqu’il se
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RAOELINIAINA Ravaka Dinah 34
dégage des zones humides naturelles, d’origine animale lors d’une fermentation entérique ou
bien d’origine humaine, lorsqu’il provient de l’agriculture (rizières inondées), de l’extraction
de gaz ou des prairies. Il est le principal constituant du gaz issu de la fermentation de matières
organiques (animales ou végétales) en l’absence d’oxygène et à l’abri de la lumière par
l’action combinée de plusieurs communautés de microorganismes fermentaires (CMF), d’où
l’appellation «bio méthane».
La bio méthanisation se déroule en quatre phases : l’hydrolyse, l’acidogénèse,
l’acétogénèse et la méthanogénèse. Il en ressort de multiples intérêts parmi lesquels la
production d’énergie thermique et électrique, la production de digestat servant d’amendement
agricole et la diminution des émissions des gaz à effet de serre.
Le pouvoir calorifique du biogaz est essentiellement issu du méthane qu’il contient.
Par définition, le pouvoir calorifique inférieur (PCI) d’un combustible est la quantité de
chaleur dégagée par la combustion complète de l’unité de quantité du dit combustible. Cette
chaleur est diminuée de la chaleur latente d’évaporation de l’eau issue de ladite combustion.
D’après Héteu (2007), promoteur de DEECC Consulting Sprl (Belgique), le PCI du biogaz est