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OA16814A - Ecological process for the production of ethanolic esters by ethanolic transesterification in enzymatic catalysis. - Google Patents

Ecological process for the production of ethanolic esters by ethanolic transesterification in enzymatic catalysis. Download PDF

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Publication number
OA16814A
OA16814A OA1201400198 OA16814A OA 16814 A OA16814 A OA 16814A OA 1201400198 OA1201400198 OA 1201400198 OA 16814 A OA16814 A OA 16814A
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OA
OAPI
Prior art keywords
ethanol
reaction
esters
ethanolic
oil
Prior art date
Application number
OA1201400198
Other languages
French (fr)
Inventor
Joël BLIN M.
Pierre VILLENEUVE M.
BAREA Bruno
Rédéo Moussavou Wilfried
Original Assignee
Centre De Coopération Internationale En Recherche Agronomique Pour Le Développement (Cirad)
Agropol
Institut International d'Ingénierie de l'Eau et de l'Environnement (2iE)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre De Coopération Internationale En Recherche Agronomique Pour Le Développement (Cirad), Agropol, Institut International d'Ingénierie de l'Eau et de l'Environnement (2iE) filed Critical Centre De Coopération Internationale En Recherche Agronomique Pour Le Développement (Cirad)
Publication of OA16814A publication Critical patent/OA16814A/en

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Abstract

Procédé de production d'esters éthanoliques par transestérification de triglycérides d'une huile végétale ou d'une graisse animale par l'éthanol, selon la réaction : triglycérides + éthanol esters éthanoliques + glycérol cette réaction étant catalysée par une enzyme végétale, ce procédé comprenant : l'introduction progressive de l'éthanol dans le milieu réactionnel; - l'introduction de silice dans le milieu réactif pour réaliser l'absorption d'au moins une partie du glycérol produit.Process for the production of ethanolic esters by transesterification of triglycerides of a vegetable oil or of an animal fat with ethanol, according to the reaction: triglycerides + ethanol ethanolic esters + glycerol, this reaction being catalyzed by a plant enzyme, this process comprising : the gradual introduction of ethanol into the reaction medium; - the introduction of silica into the reactive medium to achieve the absorption of at least part of the glycerol produced.

Description

if UP? ? C A î Aif UP? ? C A î A

Procédé écologique de production d’esters éthanoliques par transestérification éthanolique en catalyse enzymatiqueEcological process for the production of ethanolic esters by ethanolic transesterification in enzymatic catalysis

L'invention a trait à la production d’esters éthanoliques (destinés en particulier à une utilisation comme biodiesel) par transestérification alcoolique des triglycérides d’une huile végétale ou d'une graisse animale, selon un procédé écologique.The invention relates to the production of ethanolic esters (intended in particular for use as biodiesel) by alcoholic transesterification of the triglycerides of a vegetable oil or an animal fat, according to an ecological process.

Les esters éthanoliques produits à partir d’huile végétale ou de graisse animale font l'objet de nombreuses recherches car, utilisés 10 comme biodiesels, ils se substituent avantageusement aux carburants fossiles en étant à la fois renouvelables et moins polluants.Ethanolic esters produced from vegetable oil or animal fat are the subject of much research because, used as biodiesels, they are an advantageous substitute for fossil fuels by being both renewable and less polluting.

Cette substitution est d'autant plus avantageuse qu'elle ne nécessite aucune adaptation particulière des moteurs diesel.This substitution is all the more advantageous as it does not require any particular adaptation of the diesel engines.

Rappelons que la transestérification s’opère selon une réaction au 15 cours de laquelle les triglycérides contenus dans l'huile ou la graisse réagissent avec un alcool pour former des esters alcooliques - en tant que produit principal de la réaction - et du glycérol - en tant que sousproduit de la réaction.Recall that transesterification takes place according to a reaction in which the triglycerides contained in the oil or fat react with an alcohol to form alcoholic esters - as the main product of the reaction - and glycerol - as as a byproduct of the reaction.

On simplifie la réaction en l’écrivant de la manière suivante :We simplify the reaction by writing it as follows:

Triglycérides + alcool -> ester alcoolique + glycérolTriglycerides + alcohol -> alcoholic ester + glycerol

Afin d'accélérer cette réaction, naturellement lente, et d’en accroître le rendement, naturellement faible, il est courant d’ajouter un catalyseur au milieu réactif.In order to accelerate this naturally slow reaction and increase its naturally low yield, it is common practice to add a catalyst to the reactive medium.

Mais le passage de la production du laboratoire à l’échelle 25 industrielle demeure problématique. Des arbitrages doivent être effectués quant aux critères suivants :But the transition from laboratory production to industrial scale remains problematic. Arbitrations must be made as to the following criteria:

le choix de l’huile ou de la graisse, le choix de l’alcool, le choix du catalyseur,the choice of oil or fat, the choice of alcohol, the choice of catalyst,

- le mode opératoire.- operation mode.

Le choix de l'huile ou de la graisse n'est pas évident. De nombreux oléagineux, en grain ou en fruit, peuvent servir de base à la préparation d'esters. Citons à titre d'exemple le soja, le tournesol, le mahua (ou madhuca), le babassu, le jatropha, le pépin de raisin. Ces exemples 35 sont listés dans L. Fjerbaek, A Review of the Current State of Biodiesel Production Using Enzymatic Transestérification, Wiley InterScience, 8 Jan. 2009. On peut également utiliser des mélanges ou encore desThe choice of oil or fat is not obvious. Many oilseeds, whether in grain or fruit, can be used as a basis for the preparation of esters. Examples include soybeans, sunflowers, mahua (or madhuca), babassu, jatropha, grape seed. These examples are listed in L. Fjerbaek, A Review of the Current State of Biodiesel Production Using Enzymatic Transesterification, Wiley InterScience, 8 Jan. 2009. It is also possible to use mixtures or even

D019 8002 OA Version : TQD gtfptfCATh résidus d’huile végétale de cuisson. De nombreuses contraintes de nature économique, éthique et industrielles pèsent sur le choix de l'huile. Il est économiquement et éthiquement raisonnable d'utiliser les oléagineux produits sur place, lorsque ceux-ci ne sont pas prélevés sur 5 les stocks destinés à l’alimentation, l'idéal étant que ces oléagineux soient cultivés sur des sols ne convenant pas à la culture céréalière ou maraîchère. Parmi ces oléagineux, le jatropha curcas se révèle une plante intéressante, car combinant une bonne résistance à la sécheresse et une haute teneur en triglycérides (présents dans ses 10 graines).D019 8002 OA Version: TQD gtfptfCATh residues of cooking vegetable oil. Many constraints of an economic, ethical and industrial nature weigh on the choice of oil. It is economically and ethically reasonable to use locally produced oilseeds, when these are not taken from food stocks, ideally if these oilseeds are grown on unsuitable soils. cereal or market gardening. Among these oilseeds, jatropha curcas turns out to be an interesting plant, because it combines good resistance to drought and a high content of triglycerides (present in its 10 seeds).

Le choix de l'alcool est plus simple et se fart généralement entre le méthanol et l'éthanol. Le méthanol est très répandu en raison de son coût de production, relativement modique. Cependant le méthanol, issu de l'industrie pétrochimique, présente une empreinte carbone 15 défavorable, associée à des propriétés neurotoxiques, qui le rendent inadapté aux procédés écologiques de production d'esters. L'éthanol, en revanche, peut être aisément extrait de la biomasse, typiquement dans l’industrie sucrière, sans poser de problème environnemental ou sanitaire majeur. Cependant il est peu utilisé en raison de sa faible 20 réactivité dans les réactions de transestérification des triglycérides en comparaison du méthanol, et en raison de son caractère hydrophile : l’éthanol courant est généralement chargé en eau (jusqu'à 5% en volume). Or la présence d’eau dans l’éthanol tend à désactiver au moins partiellement le catalyseur et favorise l'avènement de réactions 25 secondaires contreproductives (typiquement l'hydrolyse des esters). Il est envisageable de déshydrater l'éthanol mais cette opération est coûteuse et consomme une partie importante de l'énergie contenue dans l’éthanol lui-même.The choice of alcohol is simpler and is generally waxed between methanol and ethanol. Methanol is widely used because of its relatively low production cost. However, methanol, obtained from the petrochemical industry, has an unfavorable carbon footprint, associated with neurotoxic properties, which make it unsuitable for ecological processes for the production of esters. Ethanol, on the other hand, can be easily extracted from biomass, typically in the sugar industry, without causing major environmental or health problems. However, it is little used because of its low reactivity in the transesterification reactions of triglycerides compared to methanol, and because of its hydrophilic character: common ethanol is generally loaded with water (up to 5% by volume). . However, the presence of water in ethanol tends to at least partially deactivate the catalyst and promotes the occurrence of counterproductive side reactions (typically the hydrolysis of esters). It is possible to dehydrate ethanol, but this operation is expensive and consumes a significant part of the energy contained in the ethanol itself.

Le choix du catalyseur est délicat. Il existe deux types de 30 catalyse : la catalyse chimique (acide ou basique, homogène ou hétérogène) ; la catalyse enzymatique.The choice of catalyst is delicate. There are two types of catalysis: chemical catalysis (acidic or basic, homogeneous or heterogeneous); enzymatic catalysis.

La catalyse basique homogène consiste à utiliser un catalyseur dissous directement dans le milieu réactionnel. Basée sur des catalyseurs tels que l'hydroxyde de sodium (NaOH), l'hydroxyde de 35 potassium (KOH) ou encore l'êthanoate de sodium (EtO Na*), cette catalyse est la plus courante car la plus simple à conduire. Outre sonHomogeneous basic catalysis consists in using a catalyst dissolved directly in the reaction medium. Based on catalysts such as sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH) or even sodium ethanoate (EtO Na *), this catalysis is the most common because it is the simplest to carry out. Besides his

D019 8002 OAD019 8002 OA

Version : TQD omircm aspect environnemental défavorable qui la disqualifie pour une production écologique, notons les inconvénients suivants :Version: TQD omircm unfavorable environmental aspect which disqualifies it for an ecological production, note the following disadvantages:

apparition de réactions secondaires d’hydrolyse et de saponification ayant pour conséquence d’abaisser le rendement, 5 sauf à employer l’éthanol sous forme anhydre, associé à une huile végétale purifiée ayant une faible teneur en acides gras (favorables aux réactions de saponification), nécessité, dans certains cas, de conduire la réaction à une température élevée, supérieure à 60°C pour éviter la formation 10 d'émulsions défavorables à la séparation des esters alcooliques et du glycérol, la nécessité de purifier le produit de réaction pour en extraire le catalyseur encore présent.appearance of side reactions of hydrolysis and saponification resulting in lower yield, except for using ethanol in anhydrous form, associated with a purified vegetable oil having a low fatty acid content (favorable to saponification reactions) , the need, in certain cases, to carry out the reaction at an elevated temperature, above 60 ° C to avoid the formation of emulsions unfavorable to the separation of alcoholic esters and glycerol, the need to purify the reaction product to extract the catalyst still present.

La catalyse hétérogène (acide ou basique), moins courante, 15 consiste à immobiliser le catalyseur sur une surface fixe. Ce procédé ne nécessite pas de neutralisation du catalyseur à la fin de la réaction, ce dernier pouvant être récupéré par filtration. La catalyse hétérogène se révèle moins polluante que la catalyse homogène. Néanmoins, elle est moins efficace en raison de la moindre disponibilité des sites réactifs et 20 exige des températures élevées, supérieures à 150°C, et des pressions également élevées (jusqu'à 25 bars), au détriment de l'efficacité énergétique de la production.Heterogeneous catalysis (acidic or basic), which is less common, consists in immobilizing the catalyst on a fixed surface. This process does not require neutralization of the catalyst at the end of the reaction, the latter being able to be recovered by filtration. Heterogeneous catalysis turns out to be less polluting than homogeneous catalysis. However, it is less efficient due to the reduced availability of reactive sites and requires high temperatures, above 150 ° C, and also high pressures (up to 25 bars), to the detriment of the energy efficiency of the unit. production.

La catalyse enzymatique constitue une alternative de plus en plus étudiée à la catalyse chimique. Les iipases, également dénommées 25 triacyIglycérol hydrolases (aussi connus sous le numéro de code EC 3.1.1,3, attribué par la Commission des enzymes), sont des enzymes assurant la métabolisation des lipides chez les êtres vivants, végétaux ou animaux. L'avantage des lipases est leur efficacité à température et pression douces (température ambiante ou ne dépassant pas 45°C, 30 pression atmosphérique). Les réactions secondaires de saponification sont évitées, car, comme le relève Fjerbaek (op.cit.), les lipases (tout du moins les lipases microbiennes) réalisent l'estérification conjointe des triglycérides et des acides gras libres.Enzymatic catalysis is an increasingly studied alternative to chemical catalysis. Lipases, also known as triacyIglycerol hydrolases (also known under the code number EC 3.1.1,3, assigned by the Enzymes Commission), are enzymes ensuring the metabolism of lipids in living beings, plants or animals. The advantage of lipases is their effectiveness at mild temperature and pressure (room temperature or not exceeding 45 ° C, atmospheric pressure). Secondary saponification reactions are avoided because, as Fjerbaek (op.cit.) Points out, lipases (at least microbial lipases) carry out the joint esterification of triglycerides and free fatty acids.

La catalyse enzymatique souffre cependant de contraintes liées à 35 la difficulté à passer de l'échelle du laboratoire à l'échelle industrielle.Enzymatic catalysis, however, suffers from constraints linked to the difficulty of going from the laboratory scale to the industrial scale.

Premièrement, le glycérol, sous-produit de la réaction de transestérification, peut avoir un effet inhibiteur sur l'activité catalytiqueFirst, glycerol, a by-product of the transesterification reaction, can have an inhibitory effect on catalytic activity.

D019B002 0A iD019B002 0A i

Version : TQDVersion: TQD

OtfPttrAÏ* des lipases. Deuxièmement, la préparation des lipases est relativement fastidieuse, son coût limitant l’avantage économique qu'il y aurait à recourir à ces enzymes. La littérature a étudié les effets tant des lipases microbiennes que végétales, avec une prédominance des premières, disponibles sous forme commerciale, cf. Fjerbaek (op.cit.).OtfPttrAÏ * lipases. Second, the preparation of lipases is relatively tedious, the cost of which limits the economic benefit of using these enzymes. The literature has studied the effects of both microbial and plant lipases, with a predominance of the former, available in commercial form, cf. Fjerbaek (op.cit.).

Malgré la complexité et le coût élevé de leur production, les lipases microbiennes sont fréquemment employées en raison de leur bonne efficacité catalytique. Le recours aux enzymes végétales est plus rare (bien que celles-ci répondent aux impératifs biologiques), en raison de leur efficacité apparente moindre que celle des lipases microbiennes.Despite the complexity and high cost of their production, microbial lipases are frequently employed due to their good catalytic efficiency. The use of plant enzymes is rarer (although these meet biological requirements), due to their apparent lower efficacy than that of microbial lipases.

L’utilisation des enzymes végétales pour la production d'esters par transestérification éthanolique d'huile végétale a cependant été étudiée, cf. G. Nahak, Comparative study of enzymatic transestérification of Jatropha oil using lipase from Jatropha curcas and Jatropha gossipyfolia, Continental J. Blological Sciences, 2010.The use of plant enzymes for the production of esters by ethanolic transesterification of vegetable oil has however been studied, cf. G. Nahak, Comparative study of enzymatic transesterification of Jatropha oil using lipase from Jatropha curcas and Jatropha gossipyfolia, Continental J. Blological Sciences, 2010.

Cette publication souffre néanmoins d’un défaut de clarté quant aux résultats obtenus, et fournit peu de détails, notamment sur le protocole d'analyse des esters obtenus, dont on peut raisonnablement douter de la qualité.This publication nevertheless suffers from a lack of clarity as to the results obtained, and provides few details, in particular on the protocol for the analysis of the esters obtained, the quality of which one can reasonably doubt.

Un premier objectif de l'invention est de proposer un procédé écologique de production d'esters par transestérification alcoolique des triglycérides d'une huile végétale ou d'une graisse animale.A first objective of the invention is to provide an ecological process for the production of esters by alcoholic transesterification of the triglycerides of a vegetable oil or of an animal fat.

Un deuxième objectif de l'invention est de proposer un procédé de production d'esters qui, tout en demeurant écologique, présente un bon rendement,A second objective of the invention is to provide a process for producing esters which, while remaining ecological, has a good yield,

Un troisième objectif de l'invention est de proposer un procédé de production d'esters qui, tout en ayant un bon rendement, puisse être conduit dans des conditions douces de température et de pression.A third objective of the invention is to provide a process for the production of esters which, while having a good yield, can be carried out under mild conditions of temperature and pressure.

Un quatrième objectif de l'invention est de proposer un procédé de production d’esters qui, ayant un bon rendement dans des conditions douces de température et de pression, puisse être transposé à l'échelle industrielle.A fourth objective of the invention is to provide a process for the production of esters which, having a good yield under mild temperature and pressure conditions, can be transposed to an industrial scale.

A cet effet, il est proposé un procédé de production d'esters éthanoliques par transestérification de triglycérides d'une huile végétale ou d'une graisse animale par l'éthanol, selon la réaction :To this end, a process is proposed for the production of ethanolic esters by transesterification of triglycerides of a vegetable oil or of an animal fat with ethanol, according to the reaction:

Triglycérides + éthanol -> esters éthanoliques + glycérol iTriglycerides + ethanol -> ethanolic esters + glycerol i

D019 B002 OAD019 B002 OA

Version : TQDVersion: TQD

Otf Pt. t C A ï A cette réaction étant catalysée par une enzyme végétale, procédé dans lequel :Otf Pt. T C A ï A this reaction being catalyzed by a plant enzyme, process in which:

l'éthanol est introduit de manière progressive dans le milieu réactif ;the ethanol is introduced gradually into the reactive medium;

de la silice est introduite dans le milieu réactif pour réaliser l'adsorption d’au moins une partie du glycérol produit.silica is introduced into the reactive medium to effect the adsorption of at least part of the glycerol produced.

Diverses caractéristiques de ce procédé peuvent être prévues, seules ou en combinaison :Various characteristics of this process can be provided, alone or in combination:

l'introduction de l'éthanol est réalisée en au moins deux étapes successives consistant chacune à introduire une fraction de la proportion stoechiométrique d'éthanol nécessaire à la consommation totale de l'huile.the introduction of the ethanol is carried out in at least two successive stages each consisting in introducing a fraction of the stoichiometric proportion of ethanol necessary for the total consumption of the oil.

l’enzyme est issue de graines germées de Jatropha Curcas ;the enzyme is derived from sprouted seeds of Jatropha Curcas;

le catalyseur introduit dans le milieu réactif se présente sous forme d’une poudre de graines germées de Jatropha Curcas délipidées ;the catalyst introduced into the reactive medium is in the form of a powder of sprouted seeds of delipidated Jatropha Curcas;

la réaction est conduite à une température comprise entre 35°C et 40°C ;the reaction is carried out at a temperature between 35 ° C and 40 ° C;

la réaction est conduite à pression atmosphérique ;the reaction is carried out at atmospheric pressure;

l'éthanol est introduit dans le milieu réactionnel selon un ratio molaire à l'huile ou à la graisse compris entre 1:0,3 et 1:0,9 ;the ethanol is introduced into the reaction medium in a molar ratio to the oil or to the fat of between 1: 0.3 and 1: 0.9;

le catalyseur est introduit dans le milieu réactionnel selon un ratio massique catalyseur / huile ou graisse compris entre 10% et 20% ; l'éthanol est partiellement hydraté ;the catalyst is introduced into the reaction medium according to a catalyst / oil or fat mass ratio of between 10% and 20%; ethanol is partially hydrated;

l'éthanol présente un taux hydrique de 5% environ.ethanol has a water content of about 5%.

D’autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description de modes de réalisation d’un procédé de production d’esters éthanoliques notamment destinés à une utilisation comme biocarburant (couramment appelé biodiesel, en raison de sa substitution - ou de son mélange - possible au diésel courant issu de l'industrie pétrochimique) par transestérification des triglycérides d'une huile végétale ou d’une graisse animale pour fabriquer un biocarburant. On notera que les esters éthanoliques peuvent également avoir des applications, notamment en cosmétique, où ils peuvent jouer un rôle d'intermédiaire chimique.Other objects and advantages of the invention will become apparent in the light of the description of embodiments of a process for the production of ethanolic esters in particular intended for use as biofuel (commonly called biodiesel, due to its substitution - or of its mixture - possible with current diesel from the petrochemical industry) by transesterification of triglycerides from vegetable oil or animal fat to produce a biofuel. It will be noted that the ethanolic esters can also have applications, in particular in cosmetics, where they can play a role of chemical intermediary.

D019B002 0A iD019B002 0A i

Version : TQDVersion: TQD

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Rappelons que les triglycérides, qui sont les constituants principaux des huiles végétales et des graisses animales, et qui sont également dénommés triacylglycérols ou encore triacylglycérides, sont des lipides appartenant à la famille des glycérides (formés par association d'esters d’acide gras et de glycérol). Dans un triglycéride, trois groupements hydroxyle -OH du glycérol HOH2C-CHOH-CH2OH sont liés par estérification à trois acides gras. La formule chimique d'une molécule de triglycéride est généralement caractérisée de la manière suivante :Remember that triglycerides, which are the main constituents of vegetable oils and animal fats, and which are also called triacylglycerols or triacylglycerides, are lipids belonging to the family of glycerides (formed by a combination of fatty acid esters and glycerol). In a triglyceride, three hydroxyl groups —OH of glycerol HOH 2 C-CHOH-CH 2 OH are linked by esterification to three fatty acids. The chemical formula of a triglyceride molecule is generally characterized as follows:

ch2-o-co-r1 ch 2 -o-co-r 1

I ch-o-co-r2 I ch-o-co-r 2

I ch2-o-co-r3 où Rb R2 et R3 sont des acides gras.I ch 2 -o-co-r 3 where R b R 2 and R 3 are fatty acids.

La réaction de transestérification d'un triglycéride est activée par un alcool R-OH. Les acides gras de sa molécule réagissent chacun avec une molécule d'alcool pour donner respectivement, d’une part, trois mono esters alcooliques (produits principaux de la réaction) et, d’autre part, du glycérol (sous-produit de la réaction, destiné à être séparé des esters), selon la réaction :The transesterification reaction of a triglyceride is activated by an R-OH alcohol. The fatty acids of its molecule each react with an alcohol molecule to give respectively, on the one hand, three mono alcoholic esters (main products of the reaction) and, on the other hand, glycerol (by-product of the reaction , intended to be separated from esters), depending on the reaction:

CH2-O-CO-R1 1CH 2 -O-CO-R1 1 R-O-CO-Ri -4- R-O-CO-Ri -4- CH2-OH 1CH 2 -OH 1 CH-O-CO-R2 + ICH-O-CO-R 2 + I 3-R-OH -> 3-R-OH -> R-O-CO-R2 + r-o-co-r3 RO-CO-R2 + ro-co-r 3 + + 1 CH-OH I 1 CH-OH I 1 CH2-O-CO-R3 1 CH 2 -O-CO-R 3 1 ch2-oh1 ch 2 -oh

L’alcool est l’éthanol CH3-CH2-OH, qui a pour avantages d'être non toxique, d’avoir un faible impact quant à l’effet de serre, et de pouvoir être produit par distillation du produit issu de la fermentation aérobie de toute biomasse sucrée ou amidonnée, par nature renouvelable,The alcohol is ethanol CH 3 -CH 2 -OH, which has the advantages of being non-toxic, of having a low impact on the greenhouse effect, and of being able to be produced by distillation of the product from aerobic fermentation of any sweet or starched biomass, which is renewable by nature,

La réaction de transestérification des triglycérides par l’éthanol produit des esters éthanoliques et du glycérol, selon la réaction suivante :The reaction of transesterification of triglycerides by ethanol produces ethanolic esters and glycerol, according to the following reaction:

triglycérides + éthanol -» esters éthanoliques + glycéroltriglycerides + ethanol - »ethanolic esters + glycerol

D019 B002 OAD019 B002 OA

Version : TQD fVersion: TQD f

fWPf IC A1AfWPf IC A1A

Pour les raisons exposées en introduction, on conduit cette réaction en présence d’un catalyseur enzymatique, et plus précisément une enzyme végétale, et notamment une lipase, au sens de la classification du vivant à six règnes de Cavalier-Smith, telle que publiée dans T. Cavalier-Smith, A revised six-kingdom System of life, Biological Reviews, Cambridge Philosophical Society, Vol.73, No.3, Août 1998, p.203-266, et reprise dans T. Cavalier-Smith, Only six kingdoms of life, Proc. R. Soc. Lond. B, Vol.271, No. 1545, Juin 22, 2004, p.1251-1262.For the reasons explained in the introduction, this reaction is carried out in the presence of an enzymatic catalyst, and more precisely a plant enzyme, and in particular a lipase, within the meaning of the Cavalier-Smith six-kingdom living classification, as published in T. Cavalier-Smith, A revised six-kingdom System of life, Biological Reviews, Cambridge Philosophical Society, Vol. 73, No. 3, August 1998, p.203-266, and resumed in T. Cavalier-Smith, Only six kingdoms of life, Proc. R. Soc. Lond. B, Vol. 271, No. 1545, June 22, 2004, p.1251-1262.

Des essais ont démontré que la fonction de catalyse est particulièrement efficace lorsque l'enzyme (la lipase) est extraite de graines germées de Jatropha, et notamment de la variété Jatropha Curcas.Tests have shown that the catalytic function is particularly effective when the enzyme (lipase) is extracted from sprouted seeds of Jatropha, and in particular from the variety Jatropha Curcas.

La germination des graines de Jatropha Curcas peut être conduite de manière classique. Un protocole typique de germination peut comprendre les opérations suivantes :The germination of Jatropha Curcas seeds can be carried out in a conventional manner. A typical germination protocol may include the following:

hydrater les graines brutes (obtenues après concassage, en veillant à rompre les coques des fruits sans endommager les graines qu’elles recèlent) en les plongeant dans un bain d’eau, après hydratation des graines, les placer dans un milieu humide à température régulée (par exemple à 20°C environ), après apparition du germe (c'est-à-dire lorsque la radicule a percé la cuticule de la graine), maintenir les graines germées dans le milieu humide pendant une durée prédéterminée avantageusement comprise entre 72 et 96 heures pour obtenir un germe de taille raisonnable (de l'ordre de 1 cm ou plus) et favoriser l'activité enzymatique.hydrate the raw seeds (obtained after crushing, taking care to break the fruit shells without damaging the seeds they contain) by immersing them in a water bath, after hydration of the seeds, place them in a humid environment at a regulated temperature (for example at about 20 ° C), after appearance of the germ (that is to say when the radicle has pierced the cuticle of the seed), keep the germinated seeds in the humid environment for a predetermined period, advantageously between 72 and 96 hours to obtain a germ of reasonable size (of the order of 1 cm or more) and promote enzymatic activity.

Il a en effet été démontré que l’activité enzymatique des graines de Jatropha curcas est optimale environ 96 heures après germination, cf. R. Staubmann, Esterase and lipase activity in Jatropha curcas L. Seeds, Journal of Biotechnology 75 (1999) 117-126.It has in fact been shown that the enzymatic activity of Jatropha curcas seeds is optimal approximately 96 hours after germination, cf. R. Staubmann, Esterase and lipase activity in Jatropha curcas L. Seeds, Journal of Biotechnology 75 (1999) 117-126.

Les graines germées de Jatropha Curcas subissent, préalablement à leur utilisation comme catalyseur dans la réaction de transestérification, un conditionnement comprenant :The sprouted seeds of Jatropha Curcas undergo, prior to their use as a catalyst in the transesterification reaction, conditioning comprising:

une première opération de broyage des graines germées (par exemple au moyen d'un moulin ou d’un broyeur à cylindres) poura first operation of crushing the sprouted seeds (for example by means of a mill or a roller mill) to

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Version : TQDVersion: TQD

OLIPt ï C A ï A obtenir une poudre végétale fine (à grains de taille inférieure à 0,5 mm environ), une deuxième opération de dessiccation de la poudre végétale ainsi obtenue, conduite de préférence à une température douce (inférieure ou égale à 40°C, typiquement d'environ 35’C), une troisième opération de délipidation de la poudre végétale ainsi desséchée. Cette délipidation est de préférence réalisée par voie chimique. Selon un mode de réalisation, la délipidation est conduite par mélange d'hexane à la poudre végétale, puis par centrifugation du mélange, et enfin par filtration et séchage du résidu de centrifugation, qui se présente sous forme d’une poudre végétale délipidée.OLIPt ï CA ï To obtain a fine vegetable powder (with grains of size less than approximately 0.5 mm), a second operation of drying the vegetable powder thus obtained, preferably carried out at a gentle temperature (less than or equal to 40 ° C, typically around 35 ° C), a third operation of delipidization of the vegetable powder thus dried. This delipidation is preferably carried out chemically. According to one embodiment, the delipidation is carried out by mixing hexane with the vegetable powder, then by centrifugation of the mixture, and finally by filtration and drying of the centrifugation residue, which is in the form of a delipidated vegetable powder.

Pour des raisons de simplicité, on utilise doublement le terme « catalyseur » : d'un point de vue fonctionnel, pour désigner l’enzyme en tant que catalyseur de la réaction de transestérification et, d'un point de vue structurel, la poudre végétale délipidée selon le processus décrit ci-dessus.For reasons of simplicity, the term “catalyst” is used twice: from a functional point of view, to designate the enzyme as a catalyst for the transesterification reaction and, from a structural point of view, the vegetable powder. delipidated according to the process described above.

Des essais de réaction de transestérification d'une huile végétale ont été conduits en employant le catalyseur ainsi produit, en faisant varier les paramètres suivants pour en déterminer les valeurs optimales :Transesterification reaction tests of a vegetable oil were carried out using the catalyst thus produced, varying the following parameters to determine the optimum values:

le ratio molaire huile végétale (ou graisse animale) / éthanol, noté HV:EtOH la teneur hydrique (en volume) de l'éthanol, notée H20% la charge catalytique - c'est-à-dire le ratio massique catalyseur / huile végétale (ou graisse animale), notée Cat%.the vegetable oil (or animal fat) / ethanol molar ratio, denoted HV: EtOH the water content (by volume) of the ethanol, denoted H 2 0% the catalytic load - i.e. the catalyst / mass ratio vegetable oil (or animal fat), denoted Cat%.

Les essais ont démontré que la teneur hydrique H20% de l'éthanol a peu d'influence sur le rendement de la réaction.The tests have shown that the water content H 2 0% of the ethanol has little influence on the yield of the reaction.

Ce constat est positif, car, compte tenu des difficultés rencontrées pour déshydrater l’éthanol (particulièrement hydrophile), la production d'esters éthanoliques à l'échelle industrielle avec un éthanol déshydraté (c'est-à-dire avec une teneur hydrique inférieure ou égale à 0,5%), a ainsi pu être écartée d'emblée au profit d'une production mettant en oeuvre un éthanol partiellement hydraté de qualité commerciale, dans lequel la teneur hydrique est de 5% environ.This finding is positive because, given the difficulties encountered in dehydrating ethanol (particularly hydrophilic), the production of ethanolic esters on an industrial scale with dehydrated ethanol (that is to say with a lower water content or equal to 0.5%), could thus be discarded from the outset in favor of production using a partially hydrated ethanol of commercial quality, in which the water content is approximately 5%.

S’agissant des paramètres HV:EtOH et Cat%, les essais ont permis d’en déterminer des gammes de valeurs, en dehors desquelles, quelsRegarding the HV parameters: EtOH and Cat%, the tests made it possible to determine ranges of values, outside of which, which

0019 B002 OA i0019 B002 OA i

Version ; TQOVersion; TQO

ZZ

WPUCAO que soient les autres paramètres (notamment température, pression, mode opératoire), la réaction de transestérification ne peut être conduite de manière satisfaisante en raison de rendements (c'est-à-dire de taux de conversion des triglycérides en esters éthanoliques) trop faibles.WPUCAO whatever the other parameters (in particular temperature, pressure, procedure), the transesterification reaction cannot be carried out satisfactorily because of yields (that is to say of conversion rate of triglycerides into ethanolic esters) too weak.

Ces gammes sont les suivantes :These ranges are as follows:

Min MaxMin Max

HV:EtOH 1:0,3 1:0,9HV: EtOH 1: 0.3 1: 0.9

Cat% 10% 20%Cat% 10% 20%

Il a en particulier été constaté que le rendement de la réaction de transestérification varie inversement au ratio molaire HV:EtOH lorsque l’éthanol est introduit dans le milieu réactif en une seule fois. En particulier, lorsque l’éthanol est introduit en une seule fois avec un ratio molaire HViEtOH supérieur ou égal à 1:0,6, le rendement de la réaction de transestérification s'avère très faible (en pratique inférieur à 20%).In particular, it has been observed that the yield of the transesterification reaction varies inversely with the HV: EtOH molar ratio when the ethanol is introduced into the reactive medium all at once. In particular, when the ethanol is introduced all at once with an HViEtOH molar ratio greater than or equal to 1: 0.6, the yield of the transesterification reaction turns out to be very low (in practice less than 20%).

En revanche, on constate une augmentation du rendement de la réaction de transestérification avec ia charge catalytique Cat%. Il apparaît cependant préférable de modérer la charge catalytique, en raison des coûts économiques et énergétiques de la fabrication du catalyseur. Une charge trop élevée nuirait au rendement global (incluant les coûts énergétique de production des matières premières).On the other hand, an increase in the yield of the transesterification reaction with the catalytic charge Cat% is observed. However, it appears preferable to moderate the catalytic charge, because of the economic and energy costs of manufacturing the catalyst. Too high a load would adversely affect the overall efficiency (including the energy costs of producing raw materials).

On présente dans ce qui suit plusieurs exemples de procédé de production d’esters éthanoliques par transestérification des triglycérides d'une huile végétale (qui contient également des monoglycérides et des diglycérides). Dans tous ces exemples, l'huile est une huile de tournesol, mais il pourrait s'agir d'une autre huile végétale (notamment de soja, de Jatropha, de pépin de raisin, d’un mélange de diverses huiles végétales), ou encore d’une graisse animale. L'alcool employé est un éthanol de qualité commerciale, dont la teneur hydrique est de 5% environ. Ces exemples, conduits à titre expérimental sur de faibles quantités de réactifs, visent à déterminer les meilleures conditions opératoires et les meilleurs choix pour les paramètres réactionnels.Several examples of a process for the production of ethanolic esters by transesterification of the triglycerides of a vegetable oil (which also contains monoglycerides and diglycerides) are presented below. In all of these examples, the oil is sunflower oil, but it could be another vegetable oil (especially soybean, Jatropha, grapeseed, a mixture of various vegetable oils), or still animal fat. The alcohol used is commercial grade ethanol with a water content of approximately 5%. These examples, carried out on an experimental basis on small quantities of reagents, aim to determine the best operating conditions and the best choices for the reaction parameters.

Exemple 1Example 1

D019B002 0AD019B002 0A

Version : TQDVersion: TQD

OUPtlCAÎAOUPtlCAÎA

Dans ce premier exemple, on met en présence, dans un flacon d’une contenance de 25 ml, 4g d’huile de tournesol et 690 pl d’éthanol hydraté (à 5%), soit un ratio molaire HV:EtOH de 1:3,6. L’éthanol est ajouté par fractions successives de 80 pl, à intervalles prédéterminés (par exemple toutes les 6 heures) - soit douze fractions. La réaction est conduite en présence d’une masse de catalyseur de 0,4 g (soit une charge catalytique de 10%), dans une étuve maintenue à une température comprise entre 35°C et 40°C (en l’espèce à 37,5’C), à pression atmosphérique, sous agitation orbitale, pendant une durée de 72h. Le catalyseur est ajouté directement au milieu réactionnel, sans solvant.In this first example, 4 g of sunflower oil and 690 μl of hydrated ethanol (at 5%) are brought together in a flask with a capacity of 25 ml, i.e. an HV: EtOH molar ratio of 1: 3.6. The ethanol is added in successive 80 µl fractions at predetermined intervals (eg every 6 hours) - twelve fractions. The reaction is carried out in the presence of a mass of catalyst of 0.4 g (i.e. a catalytic load of 10%), in an oven maintained at a temperature between 35 ° C and 40 ° C (in this case at 37 , 5'C), at atmospheric pressure, with orbital stirring, for a period of 72 hours. The catalyst is added directly to the reaction medium, without solvent.

Le rendement de la réaction est mesuré par chromatographie. Plus précisément, après 72h de réaction, un échantillon de 44pl est prélevé dans le mélange réactionnel et subit un traitement thermique (par exemple à l'étuve ou au bain marie à une température supérieure ou égale à 90eC de sorte à inactiver les enzymes végétales. Après ce traitement thermique, l’échantillon est refroidi à température ambiante, puis lui est ajoutée une quantité de n-hexane de quelques ml (typiquement 4 ml). 100 pl de cette solution sont diluées dans quelques ml (en l'espèce 10 ml) de n-hexane. De ce mélange, un échantillon de 10pl est prélevé puis analysé par chromatographie, éventuellement couplée à une mesure densitométrique, pour y mesurer la quantité d’esters éthyliques en présence, puis calculer la quantité d'esters éthyliques dans le milieu réactionnel, rapportée ensuite à la quantité d’éthanol introduite pour en déduire le rendement R, selon la formule suivante :The yield of the reaction is measured by chromatography. More precisely, after 72 hours of reaction, a sample of 44 μl is taken from the reaction mixture and undergoes a heat treatment (for example in an oven or in a water bath at a temperature greater than or equal to 90 e C so as to inactivate the enzymes After this heat treatment, the sample is cooled to room temperature, then a quantity of n-hexane of a few ml (typically 4 ml) is added to it. 100 μl of this solution are diluted in a few ml (in this case 10 ml) of n-hexane. From this mixture, a 10 μl sample is taken and then analyzed by chromatography, optionally coupled to a densitometric measurement, to measure the quantity of ethyl esters present therein, then calculate the quantity of ethyl esters. in the reaction medium, then related to the quantity of ethanol introduced to deduce the yield R therefrom, according to the following formula:

n EEHV (3 * n TAG + 2 * nDAG + nMAG) * 100 n EEHV (3 * n TAG + 2 * nDAG + nMAG) * 100

OÙ :OR :

nEEHV est le nombre de mole d'esters éthyliques d’huile végétales mesurés, nTAG le nombre de mole de triglycérides initialement présents dans l'huile, nDAG celui des diglycérîdes initialement présents dans l'huile, nMAG le nombre de mole de monoglycérides initialement présents dans l'huile.nEEHV is the number of moles of ethyl esters of vegetable oil measured, nTAG the number of moles of triglycerides initially present in the oil, nDAG that of the diglycerides initially present in the oil, nMAG the number of moles of monoglycerides initially present in oil.

En l'espèce, le rendement ainsi mesuré est de 18,23%.In this case, the yield thus measured is 18.23%.

D019 B002 OAD019 B002 OA

Version TQD fW Pt f C A ·' AVersion TQD fW Pt f C A · 'A

Exemple 2Example 2

Cet exemple ne diffère de l’exemple 1 que par la charge catalytique, de 20% (soit une masse de catalyseur de 0,8 g).This example differs from Example 1 only by the catalytic charge, 20% (ie a mass of catalyst of 0.8 g).

Le rendement mesuré par le protocole de l'exemple 1 est alors de 29,43%.The yield measured by the protocol of Example 1 is then 29.43%.

Exemple 3Example 3

Cet exemple ne diffère de l'exemple 1 que par l'ajout initial de silice dans le milieu réactionnel. On note Sil% la charge de silice, c’està-dire le ratio massique silice / huile végétale. En l'espèce, on ajoute dans le milieu réactionnel une masse de silice de 0,8 g, soit une charge de silice de 20%.This example differs from Example 1 only by the initial addition of silica to the reaction medium. Sil% is the silica filler, that is to say the silica / vegetable oil mass ratio. In this case, a mass of silica of 0.8 g, ie a silica filler of 20%, is added to the reaction medium.

Le rendement mesuré par le protocole de l'exemple 1 est de 51,56%.The yield measured by the protocol of Example 1 is 51.56%.

Exemple 4Example 4

Dans cet exemple, le milieu réactionnel de l'exemple 2 est réutilisé. Ce milieu réactionnel subît, après l'écoulement des 72 heures de réaction, un filtrage grossier de sorte à éliminer les particules de catalyseur en suspension. Au milieu ainsi filtré sont ajoutés :In this example, the reaction medium from Example 2 is reused. This reaction medium is subjected, after the 72 hours of reaction have elapsed, to coarse filtering so as to remove the particles of catalyst in suspension. To the medium thus filtered are added:

une charge catalytique Cat% de 20% (soit en l’espèce 0,8 g), une charge de silice Sil% de 20% (soit en l'espèce 0,8 g de silice).a Cat% catalytic filler of 20% (ie in this case 0.8 g), a silica filler Sil% of 20% (ie in this case 0.8 g of silica).

La réaction est alors relancée dans le nouveau milieu réactionnel ainsi rechargé, sans nouvel ajout d'éthanol. Après une durée supplémentaire de réaction de 24 heures, le protocole de l’exemple 1 est répété pour effectuer la mesure du rendement. Celui-ci se révèle être de 79,65%,The reaction is then restarted in the new reaction medium thus recharged, without further addition of ethanol. After an additional 24 hour reaction time, the protocol of Example 1 is repeated to measure the yield. This turns out to be 79.65%,

Exemple 5Example 5

Dans cet exemple, au milieu réactionnel rechargé de l’exemple 4 est, après la durée supplémentaire de réaction de 24 heures, effectué un nouvel ajout d'éthanol selon un ratio molaire HV:EtOH de 1:0,3 (soit, en l'espèce, un volume de 80 μΙ). La réaction est alors relancée pour une durée de 6 heures, à l'issue de laquelle le rendement est mesuré par le protocole décrit dans l'exemple 1. Ce rendement se révèle être de 85,09%.In this example, to the recharged reaction medium of Example 4 is, after the additional reaction time of 24 hours, a further addition of ethanol according to a molar ratio HV: EtOH of 1: 0.3 (i.e., in l species, a volume of 80 μΙ). The reaction is then restarted for a period of 6 hours, at the end of which the yield is measured by the protocol described in Example 1. This yield turns out to be 85.09%.

Dans cet exemple, l’éthanol a ainsi été ajouté de manière progressive en deux étapes successives consistant chacune à introduire une fraction de la proportion stoechiométrique d'éthanol nécessaire à la consommation totale de l'huile. Plus précisément, iIn this example, the ethanol was thus added gradually in two successive stages each consisting of introducing a fraction of the stoichiometric proportion of ethanol necessary for the total consumption of the oil. More precisely, i

D019 B002 OAD019 B002 OA

Version : TQDVersion: TQD

IWPttCAÏA chaque étape d’ajout d’éthanol consiste en l’espèce à ajouter de l’éthanol selon un ratio molaire HV;EtOH de 1:0,3, soit un ratio total de 1:0,6.IWPttCAIA Each step of adding ethanol consists of the species adding ethanol at a HV; EtOH molar ratio of 1: 0.3, for a total ratio of 1: 0.6.

Exemple 6Example 6

Dans cet exemple, au milieu réactionnel issu de la nouvelle réaction de 6 heures de l'exemple 6 est effectué un deuxième ajout d'éthanol selon un ratio molaire HV:EtOH de 1:0,3, soit un volume de 80 pl. La réaction est alors relancée pour une durée de 6 heures, à l’issue de laquelle le rendement est mesuré par le protocole décrit dans l’exemple 1. Ce rendement se révèle être de 95,56%.In this example, to the reaction medium resulting from the new 6-hour reaction of Example 6, a second addition of ethanol is carried out according to an HV: EtOH molar ratio of 1: 0.3, ie a volume of 80 μl. The reaction is then restarted for a period of 6 hours, at the end of which the yield is measured by the protocol described in Example 1. This yield is found to be 95.56%.

Dans cet exemple, l’éthanol a ainsi été ajouté de manière progressive en trois étapes successives consistant chacune à introduire une fraction de la proportion stoechiométrique d’éthanol nécessaire à la consommation totale de l’huile. Plus précisément, chaque étape d’ajout d’éthanol consiste en l'espèce à ajouter de l’éthanol selon un ratio molaire HV:EtOH de 1:0,3, soit un ratio total de 1:0,9.In this example, the ethanol was thus added gradually in three successive steps each consisting of introducing a fraction of the stoichiometric proportion of ethanol necessary for the total consumption of the oil. Specifically, each ethanol addition step in this case consists of adding ethanol at an HV: EtOH molar ratio of 1: 0.3, for a total ratio of 1: 0.9.

Les exemples présentés ci-dessus mettent en évidence l'intérêt de combiner une introduction progressive de l'éthanol dans le milieu réactionnel à une charge de silice en présence d'une enzyme végétale à titre de catalyseur, conformément aux exemples 5 et 6.The examples presented above demonstrate the advantage of combining a gradual introduction of ethanol into the reaction medium with a silica filler in the presence of a plant enzyme as catalyst, in accordance with Examples 5 and 6.

Les procédés des exemples 1 à 4, fournis à titre comparatif, ne sont pas retenus en raison des faibles rendements procurés.The processes of Examples 1 to 4, provided for comparison, are not retained because of the low yields provided.

Les exemples 6 et 7 démontrent une augmentation importante du rendement lorsque l'introduction progressive de l’éthanol est combinée à une charge de silice.Examples 6 and 7 demonstrate a significant increase in yield when the gradual introduction of ethanol is combined with a silica filler.

Les exemples 5 et 6 comparés entre eux montrent que le rendement croît lorsque, en présence d’une charge de silice, le ratio molaire HV:EtOH final atteint 1:4,5 par ajout progressif lent de l'éthanol.Examples 5 and 6 compared with each other show that the yield increases when, in the presence of a silica filler, the final HV: EtOH molar ratio reaches 1: 4.5 by slow gradual addition of ethanol.

Le procédé de production d'esters éthanoliques conforme aux exemples 5 ou 6 ci-dessus procure les avantages suivants.The process for the production of ethanolic esters according to Examples 5 or 6 above provides the following advantages.

Premièrement, il est possible d’utiliser un éthanol hydraté jusqu'à 5% sans conséquence notable sur le rendement. En outre, le ratio alcool/huile est plus faible que dans la majorité des réactions de transestérification connues, ce qui réduit l'impact environnemental.First, it is possible to use hydrated ethanol up to 5% without noticeable impact on the yield. In addition, the alcohol / oil ratio is lower than in the majority of known transesterification reactions, which reduces the environmental impact.

Deuxièmement, les réactions secondaires de saponification des acides gras libres sont évitées. En fait, on constate une estérificationSecond, the side reactions of saponification of free fatty acids are avoided. In fact, there is an esterification

0019 B002 OA0019 B002 OA

Version : TQDVersion: TQD

OllPttCAÎ^ 16814 au moins partielle des acides gras libres en esters éthyliques, tout du moins lorsque la teneur volumique initiale de ces acides gras libres dans le milieu réactionnel est inférieure à 20%. De manière corollaire, il est ainsi possible d’employer une huile végétale (ou une graisse animale), ce qui réduit sensiblement l’impact environnemental et permet d'élargir la gamme de matières premières employées pour conduire la réaction de transestérification.OllPttCAÎ ^ 16814 at least partial of the free fatty acids in ethyl esters, at least when the initial volume content of these free fatty acids in the reaction medium is less than 20%. As a corollary, it is thus possible to use a vegetable oil (or an animal fat), which significantly reduces the environmental impact and makes it possible to widen the range of raw materials used to carry out the transesterification reaction.

Troisièmement, le catalyseur fabriqué à partir de graines germées de Jatropha Curcas se révèle particulièrement efficace, au point qu'il n'est pas nécessaire de l’associer à un solvant dans le milieu réactionnel. En d'autres termes, le catalyseur est employé à l'état brut, au bénéfice du caractère écologique du procédé. De plus, ce catalyseur est particulièrement stable et peut être recyclé, ce qui est également avantageux en termes d'économies d'énergie et d'impact environnemental.Third, the catalyst made from sprouted seeds of Jatropha Curcas is particularly effective, to the point that it is not necessary to combine it with a solvent in the reaction medium. In other words, the catalyst is used in the raw state, for the benefit of the ecological character of the process. In addition, this catalyst is particularly stable and can be recycled, which is also advantageous in terms of energy savings and environmental impact.

Quatrièmement, la silice, qui remplit une fonction d'adsorption du glycérol produit en cours de réaction, permet de diminuer (voire de supprimer) l'effet inhibiteur du glycérol sur l'activité catalytique de l’enzyme (la lipase) végétale.Fourth, silica, which performs an adsorption function for the glycerol produced during the reaction, makes it possible to reduce (or even eliminate) the inhibitory effect of glycerol on the catalytic activity of the plant enzyme (lipase).

Cinquièmement, les esters peuvent être extraits du milieu réactionnel sans séparation de phase, grâce au piégeage du glycérol dans la silice. En conséquence, la purification du produit obtenu peut être effectuée par simple filtration du milieu réactionnel pour en extraire la silice chargée en glycérol. Il en résulte une réduction du nombre d'étapes du procédé, depuis l’introduction de l'alcool jusqu'à l'extraction des esters. Incidemment, le glycérol piégé s'avère particulièrement pur (en comparaison du glycérol obtenu par des processus de catalyse chimique, qui nécessite un post-traitement) et peut être directement valorisé comme sous-produit de la réaction.Fifth, the esters can be extracted from the reaction medium without phase separation, thanks to the trapping of the glycerol in the silica. Consequently, the purification of the product obtained can be carried out by simple filtration of the reaction medium in order to extract therefrom the silica loaded with glycerol. This results in a reduction in the number of process steps, from the introduction of the alcohol to the extraction of the esters. Incidentally, the trapped glycerol turns out to be particularly pure (compared to the glycerol obtained by chemical catalysis processes, which requires post-treatment) and can be directly upgraded as a by-product of the reaction.

Sixièmement, la réaction peut être conduite dans des conditions douces de température (inférieure à 45°C) et de pression (atmosphérique), ce qui permet de réaliser des économies d'énergie et réduit sensiblement l'impact environnemental.Sixth, the reaction can be carried out under mild conditions of temperature (below 45 ° C) and pressure (atmospheric), which saves energy and significantly reduces the environmental impact.

On notera que, bien que les protocoles réactionnels proposés résultent de tests conduits à l'échelle expérimentale, aucune difficulté particulière ne s'oppose à leur transposition à l'échelle industrieile.It will be noted that, although the reaction protocols proposed result from tests carried out on an experimental scale, no particular difficulty is opposed to their transposition to the industrial scale.

ii

D019 8002 OAD019 8002 OA

Version : TQDVersion: TQD

A cette occasion, l’ajout progressif de l'éthanol dans le milieu réactionnel peut être effectué de manière fractionnée, c'est-à-dire que l'éthanol est introduit en plusieurs ajouts ponctuels successifs, ou de manière continue, c'est-à-dire que l'éthanol est introduit en continu à faible débit dans le milieu réactionnel jusqu'à consommation totale des triglycérides.On this occasion, the gradual addition of the ethanol to the reaction medium can be carried out in a fractional manner, that is to say that the ethanol is introduced in several successive point additions, or continuously, i.e. that is to say that the ethanol is introduced continuously at a low rate into the reaction medium until total consumption of the triglycerides.

Les esters obtenus peuvent être utilisés comme biodiésels, mais également en tant qu'intermédiaires chimiques, notamment dans le domaine de la préparation des produits cosmétiques.The esters obtained can be used as biodiesels, but also as chemical intermediates, in particular in the field of the preparation of cosmetic products.

On notera que, bien que le procédé de production d'esters éthanoliques décrit ci-dessus permette d’obtenir de bons résultats avec une enzyme végétale extraite de la graine germée de Jatropha Curcas, il est envisageable d’employer d’autres sources enzymatiques végétales, notamment les plantes oléagineuses ou les graines (éventuellement germées) oléagineuses, telles que :It will be noted that, although the process for the production of ethanolic esters described above makes it possible to obtain good results with a plant enzyme extracted from the germinated seed of Jatropha Curcas, it is possible to envisage using other plant enzymatic sources. , in particular oil plants or (possibly germinated) oil seeds, such as:

tous types de Jatropha (notamment Jatropha mahafaliensis et Jatropha gossypiifolia) et plus généralement les autres membres de la famille des Euphorbiaceae ;all types of Jatropha (in particular Jatropha mahafaliensis and Jatropha gossypiifolia) and more generally other members of the Euphorbiaceae family;

Karité (notamment Vitellaria paradoxa) et plus généralement tous les membres de la famille des Sapotaceae ;Shea butter (especially Vitellaria paradoxa) and more generally all members of the Sapotaceae family;

Moringa (typiquement Moringa oleifera, Moringa stenopetala), et plus généralement les autres membres de la famille des Moringaceae,Moringa (typically Moringa oleifera, Moringa stenopetala), and more generally other members of the Moringaceae family,

Baobab (notamment Adansonia), et plus généralement les autres membres de la famille des Bombacaceae ;Baobab (especially Adansonia), and more generally other members of the Bombacaceae family;

Figue / Figuier de barbarie (Opuntia ficus-indica), et plus généralement les autres membres de la famille des Cactaceae ;Fig / Prickly pear (Opuntia ficus-indica), and more generally other members of the Cactaceae family;

Marula ou Sakoa (Sclerocarya bîrrea), et plus généralement les autres membres de la famille des Anacardiaceae ;Marula or Sakoa (Sclerocarya bîrrea), and more generally the other members of the Anacardiaceae family;

Margousier (Azadirachta indica), et plus généralement les autres membres de la famille des Meliaceae ;Neem (Azadirachta indica), and more generally the other members of the Meliaceae family;

Dattier (Balanites aegyptiaca), et plus généralement les autres membres de la famille des Zygophyllaceae.Date palm (Balanites aegyptiaca), and more generally other members of the Zygophyllaceae family.

D019B002QAD019B002QA

Version ; TQDVersion; TQD

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Procédé de production d'esters éthanoliques par transestérification de triglycérides d’une huile végétale ou d’une graisse animale par l’éthanol, selon la réaction :1. Process for the production of ethanolic esters by transesterification of triglycerides from vegetable oil or animal fat with ethanol, depending on the reaction: triglycérides + éthanol -> esters éthanoliques + glycérol cette réaction étant catalysée par une enzyme végétale, ce procédé étant caractérisé par :triglycerides + ethanol -> ethanolic esters + glycerol this reaction being catalyzed by a plant enzyme, this process being characterized by: l’introduction progressive de l’éthanol dans le milieu réactionnel ;the gradual introduction of ethanol into the reaction medium; l’introduction de silice dans le milieu réactif pour réaliser l’adsorption d’au moins une partie du glycérol produit.the introduction of silica into the reactive medium to effect adsorption of at least part of the glycerol produced. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’introduction de l'éthanol est réalisée en au moins deux étapes successives consistant chacune à introduire une fraction de la proportion stoechiométrique d’éthanol nécessaire à la consommation totale de l’huile.2. Method according to claim 1, characterized in that the introduction of ethanol is carried out in at least two successive steps each consisting of introducing a fraction of the stoichiometric proportion of ethanol necessary for the total consumption of the oil. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l’enzyme est issue d’une plante oléagineuse ou d'une graine oléagineuse.3. Method according to claim 1 or claim 2, characterized in that the enzyme is derived from an oilseed plant or an oilseed. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ie catalyseur introduit dans le milieu réactif se présente sous forme d'une poudre de graines germées de Jatropha Curcas.4. Method according to claim 3, characterized in that the catalyst introduced into the reactive medium is in the form of a powder of sprouted seeds of Jatropha Curcas. 5. Procédé 5. Process selon according to l'une Moon des of revendications claims précédentes, previous ones, caractérisé en ce comprise entre 35° characterized in that between 35 ° que la C et 40° that the C and 40 ° réaction est C. reaction is vs. conduite à une driving to a température temperature 6. Procédé 6. Process selon according to l’une Moon des of revendications claims précédentes, previous ones, caractérisé en ce que atmosphérique. characterized in that atmospheric. la the réaction reaction est conduite is driven à pression pressure 7. Procédé 7. Process selon according to l’une Moon des of revendications claims précédentes, previous ones,
caractérisé en ce que l’éthanol est introduit dans le milieu réactionnel selon un ratio molaire à l’huile ou à la graisse compris entre 1:0,3 et 1:0,9.characterized in that the ethanol is introduced into the reaction medium in a molar ratio to oil or fat of between 1: 0.3 and 1: 0.9.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le catalyseur est introduit dans le milieu réactionnel selon un ratio massique catalyseur / huile ou graisse compris entre 10% et 20%.8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the catalyst is introduced into the reaction medium according to a catalyst / oil or fat mass ratio of between 10% and 20%. D019 B002 OAD019 B002 OA Version : TQDVersion: TQD 9. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'éthanol est partiellement hydraté,9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the ethanol is partially hydrated, 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’éthanol présente un taux hydrique de 5% environ.10. The method of claim 9, characterized in that the ethanol has a water content of about 5%.
OA1201400198 2014-05-08 Ecological process for the production of ethanolic esters by ethanolic transesterification in enzymatic catalysis. OA16814A (en)

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