Projet H2020 REHAP : Une approche systémique pour réduire la demande énergétique et les émissions de CO2 des procédés de transformation des déchets agroforestiers en produits à haute valeur ajoutée
- Taper Projet
- État Rempli
- Exécution 2016 -2021
- Budget alloué 6.743.545,00 €
- Portée Europeo
- Principale source de financement H2020
- Site Web du projet REHAP
WP1 : Identification des sources d'intrants agroforestiers les plus pertinentes au regard des émergences et de la composition biochimique européennes. Revue de la littérature et de la base de données sur l’état le plus critique de la gestion des déchets agroforestiers. Développement d'un modèle de prévision des émissions futures de biomasse pour toutes les régions NUTS 1 en Europe, incluant le coût des déchets (trois publications). Analyse des résultats des échantillons de biomasse sélectionnés pour REHAP (méthodes TGA, TEML et TGA). Modèles cinétiques prédictifs (basés sur l'ATG) pour déterminer la composition pondérale fractionnelle de la cellulose-hémicellulose-lignine-tannin dans la biomasse agroforestière (Publication).
WP2 : Optimisation des procédés de purification pour obtenir de la lignine, des tanins et des sucres à partir d'écorces de résineux. Analyse de la fermentescibilité des sucres 2G. Optimisation du procédé d'obtention de bioéthanol pour la production de résidus de paille riches et de biomasse ligneuse. Développement du fractionnement/purification des lignines à partir des résidus du procédé PROESA. Etude de l'hydrolyse de la fraction glucidique pour obtenir un flux de sucre fermentescible à partir du résidu du procédé PROESA.
WP3 : Préparation de NiPU à base de 2,3-BDO. Modification des tanins et des lignines pour les résines phénoliques. Modification de phénols/sucres pour la préparation de produits ignifuges. Préparation de biopolyester polyéllique à partir de matières premières. Modification de lignines commerciales par des voies alternatives pour obtenir des superplastifiants. Production de sucres fermentescibles à partir de sources alternatives (déchets de carton). Optimisation de la fermentescibilité des sucres de 2ème génération pour obtenir des briques de construction à partir de différents résidus de biomasse (pololo, écorce d'épicéa, déchets de carton). Revalorisation des boues et des cellules pour la production d'énergie et de biogaz.
WP4 : Optimisation de la résine biophénolique pour panneaux de bois avec de très bons résultats sur MDF et CONTREPLAQUÉ, du polypropylène biopolyester pour les mousses PIR, des adhésifs PU avec de meilleures performances que les alternatives fossiles et des FR 100% biosourcés (échelle laboratoire). Les plastifiants développés n’ont pas atteint le niveau de superplastification.
WP5 : Conception, construction et validation de systèmes multicouches à base de produits WP4 (MDF/CONTREPLACÉ, mousse PIR et adhésif PUR). Essais de résistance mécanique, au feu, thermique et biologique des composés. Conception et construction du bâtiment DEMO dans les installations de FORESA en Galice, Espagne.
WP6 : Analyse finale de l'ACV, de la S-ACV et de l'ACV pour les produits REHAP. Plan d'intégration et analyse de l'efficacité des ressources.
WP7 : Internet, trois vidéos, posters, communiqués de presse, newsletters, etc. Participation à diverses conférences et réunions. Organisation de deux ateliers et de deux webinaires. Vérification des technologies environnementales (ETV) pour les processus de projets sélectionnés. 5 publications en libre accès (1 sous presse) et 1 demande de brevet (1 en préparation).
La position de l'Europe dans la production de biopolymères à partir de biomasse et de sous-produits est limitée à quelques polymères, alors que la demande pour ces derniers est parmi les plus élevées au monde, ce qui signifie qu'ils doivent être importés, principalement d'Asie et d'Amérique du Sud. Étonnamment, l’Europe compte de nombreuses entreprises chimiques de premier plan au niveau mondial, dotées d’une force particulière et d’un grand potentiel dans le domaine de la chimie fine et des éléments de base. Le développement de produits chimiques et de matériaux à partir de la biomasse lignocellulosique est un domaine de recherche particulièrement important. Cependant, la conversion de la biomasse lignocellulosique en une véritable plateforme chimique a encore peu de viabilité commerciale. Par exemple, plusieurs procédés ont été étudiés au niveau de la recherche et du développement, mais aucun n’a encore été appliqué industriellement.
L'objectif principal de REHAP est la transformation des résidus agroforestiers en nouveaux dérivés durables et éco-efficaces, comprenant des blocs de construction diols, des additifs haute performance (superplastifiants et retardateurs de flamme) et des résines polymères biosourcées (biophénoliques et NIPU), grâce à des procédés innovants et rentables pour démontrer leur utilisation potentielle dans divers produits au niveau industriel et leur application dans des secteurs tels que la construction.
Le développement de bioréines à base de lignine/tannin a été démontré avec un remplacement de 50% du phénol, obtenant les mêmes performances et un meilleur coût. Des biopolyesterpolyols à 100 % ont également été développés à partir de BDO et de biodiacides et ont été appliqués avec de très bons résultats aux mousses PIR et aux adhésifs PU, montrant des performances améliorées et une prime légèrement plus élevée. Des procédés ont été mis en œuvre pour obtenir des intermédiaires d’écorce et de paille de blé, et de nouveaux projets continueront de produire ces intermédiaires à l’échelle industrielle. Ceci est important pour les nouvelles chaînes de valeur créées dans REHAP. Études complètes de disponibilité des matières premières et simulations de bioraffinage, ACV, SLCA et LCC de tous les procédés par rapport aux alternatives à base de combustibles fossiles entre l'optimisation du concept de bioraffinage, la durabilité et la viabilité économique grâce à l'approche intégrée utilisant tous les dérivés du projet (en tête par la production d'énergie mais aussi d'autres produits comme le biogaz) et la réduction de la consommation d'énergie et des émissions de CO2 grâce à des améliorations de procédés. L'évolutivité des produits a été démontrée par un bâtiment DEMO.
La position de l’Europe dans la production de produits biochimiques à partir de biomasse et de sous-produits est limitée à quelques composés, alors que sa demande est parmi les plus élevées au monde. L’Europe compte cependant de nombreuses entreprises chimiques de premier plan à l’échelle mondiale. En revanche, les déchets lignocellulosiques constituent l’une des ressources les plus abondantes sans entrer en compétition avec la chaîne alimentaire. Les 16 partenaires de REHAP visent à valoriser les déchets agricoles (paille de blé) et forestiers (écorce) par la récupération et la transformation primaires (sucres, lignine, tanins) et secondaires (acides de sucre, acides carboxyliques, aromatiques et résines) en nouveaux matériaux, en considérant la construction verte comme un business case.
Le projet permettra de réduire l’utilisation de combustibles fossiles de 80 à 100 %, ainsi que la consommation d’énergie et les émissions de CO2 de plus de 30 %. Plus précisément, des éléments constitutifs (1,4 et 2,3-butanediol, ster polyols), des matériaux (PU, résines phénoliques, lignine modifiée par hydrolyse) et des produits (panneaux de bois, mousses isolantes, ciment, adhésifs) seront obtenus : Isolation des tanins et des glucides des résidus forestiers pour les convertir respectivement en résines biophénoliques pour panneaux de bois et en polyuréthanes sans isocyanate (PU) pour mousses isolantes. Isolement de la lignine et des glucides des déchets agricoles pour les convertir respectivement en résines biophénoliques pour panneaux de bois et en biosuperplastifiants pour ciment, et en sterpolyol PU pour adhésifs.
Des additifs ignifuges à base de lignine et de sucre seront également développés. Les technologies de traitement développées (chimio/thermo/enzymatique et fermentation) seront optimisées à l'échelle pilote (TRL6-7) pour une exploitation et une réplication ultérieures des résultats. Tous les produits seront intégrés dans un prototype pour démontrer leur applicabilité industrielle dans le secteur du bâtiment vert. Tout au long du projet, des évaluations du cycle de vie et des coûts, des analyses de marché, des plans d’affaires, des stratégies de gestion des déchets et des mesures de normalisation future seront mis en œuvre en utilisant une approche axée sur la perspective des systèmes.
R1 : Extraction et purification de tannins/sucres à partir d'espèces de résineux européens (abeille de Norvège). Brevets
R2 : Extraction et purification de la lignine à partir de résidus de production de bioéthanol. Publication
R3 : BioBDO et polymères à base de sucres : Démonstration de la production de BDO à partir de sucres 2G (résidus agroforestiers) et démontrée à l'échelle semi-industrielle (1500L).
R4 : Résines biophénoliques : Résultats comparables à la référence en utilisant de la lignine/tannins issus de la cuisson à la soude et un remplacement partiel de 50% de phénol. Des performances similaires et un coût inférieur à celui des alternatives fossiles.
R5 : Modification de la lignine pour la plastification du ciment et du béton : Effet plastifiant meilleur que les lignosulfonates mais pire que le PCE.
R6 : Nouveaux bio-ignifugeants à base de déchets phénoliques et sucrés. Demande de brevet
R7 : BioPUR Evíces : La voie NIPU a donné de bons résultats pour le remplacement partiel de l'isocyanate, mais a échoué pour un PUR/PIR 100 % sans isocyanate. Une nouvelle voie 100% BioPUR/PIR a été développée à partir de bio-BDO, de biodiacides et de bioisocyanate.
R8 : Démonstration des performances du produit dans différentes applications : résines biophénoliques dans le MDF et le contreplaqué, biopolyesterpolyols dans les mousses PIR et les adhésifs PU. Validation de la construction de la maison DEMO avec un système multicouche entièrement basé sur les produits REHAP.
Identification des principaux résultats exploitables avec 3 résultats de marché, 10 résultats exploitables et 7 technologies prometteuses nécessitant des recherches plus approfondies. Actions après REHAP identifiées pour tous les résultats attendus :
- Réduction des matières fossiles (en milliers de tonnes) : résines biophénoliques pour panneaux bois (1 177), isolants rigides bioPU (4 675), adhésifs pour le secteur de la construction (2 000), produits chimiques intermédiaires à base de butanediol (2 000).
- Réduction de la consommation énergétique et des émissions de CO2 (en %) : Résines biophénoliques pour panneaux bois (30/47), Superplastifiants pour ciments (145/216), Isolants rigides bioPU (16/8), Adhésifs pour le secteur de la construction (147/52).
- Modèles commerciaux et calculs de coûts pour KER. Des prix inférieurs à ceux des alternatives fossiles grâce à l’optimisation des processus, à l’utilisation de déchets, à la revalorisation des flux secondaires et à l’amélioration des performances dans certains cas.
- Nouveaux emplois directs dans les entreprises impliquées dans le projet (50) et nouveaux emplois indirects dus aux activités du projet (200).
- FUNDACION TECNALIA RESEARCH & INNOVATION (TECNALIA)
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