Projet H2020 URBIOFIN : Démonstration d'une bioraffinerie intégrée innovante pour la transformation des déchets solides municipaux (DSM) en nouveaux produits biosourcés (URBIOFIN)
- Taper Projet
- État Rempli
- Exécution 2017 -2022
- Budget alloué 10.946.366,03 €
- Portée Europeo
- Principale source de financement H2020
- Site Web du projet URBIOFIN
WP1 Actions préliminaires pour la conception de la bioraffinerie urbaine
Dans ce lot de travail, les spécifications des matières premières pour les technologies de base du projet ont été établies. Les actions préliminaires comprenaient également une caractérisation et une sélection des meilleurs OFMSW pour la bioraffinerie URBIOFIN, une conception globale du processus et une évaluation préliminaire de l'ACV. Une étude approfondie a établi les exigences auxquelles doivent répondre les bioproduits obtenus à partir de la bioraffinerie URBIOFIN, ainsi que les hypothèses du modèle préliminaire.
WP2 Conversion des OFMSW en bioéthanol comme élément de base pour la production de bioéthylène
Dans ce WP, la production de bioéthanol 2G à partir d'OFMSW a été améliorée et les coûts d'exploitation de ce procédé ont été réduits de 20 %. L'usine de démonstration a été adaptée pour réduire les coûts énergétiques et un cocktail enzymatique a été développé à mesure que le rendement en bioéthanol augmentait en optimisant les conditions du procédé. Parallèlement, la faisabilité de la conversion continue de l’alcool produit en bioéthylène à l’aide d’un procédé catalytique à l’échelle semi-industrielle a été démontrée.
WP3 Conversion des OFMSW en AGV pour la production de PHA
Un système de digestion anaérobie à 2 phases à l'échelle de démonstration alimenté par OFMSW (et vinasse liquide) a été exploité en semi-continu, atteignant une concentration en AGV supérieure à 20 g/L dans la première étape (acidogène) et une destruction de 80 % des VS alimentés dans la deuxième étape (méthanogène). Des procédés de production ont été développés pour l'allongement du mcl-PHA et du FA à partir d'OFMSW comme matière première complétée par des nutriments et de l'éthanol ou du VFA comme co-alimentation. Le procédé d’obtention du scl-PHA a été mis à l’échelle avec succès, obtenant 59 % de PHA dans la biomasse avec un rendement d’extraction de 92,78 % et une pureté de 90 %.
WP4 Bioconversion du biogaz en biométhane et produits à valeur ajoutée
Dans ce WP, l'optimisation d'un système pilote de récupération de biogaz a été réalisée. Ce système comprend : i) une unité de valorisation photosynthétique du biogaz, couplée à une étape biologique d'élimination des siloxanes, et ii) une unité en deux étapes de désulfuration anoxique du biogaz, suivie d'une bioconversion du CH₄ en PHA. Le biométhane final obtenu est conforme à la législation européenne en vigueur (CH₄ : ~95%, CO₂ : 2-3%, N₂ : 2-3% et H₂S : 0%). De plus, la productivité de la biomasse de microalgues a atteint une production moyenne de 19 g m₂ j₁, représentant 5,2 kg de microalgues par jour. Jusqu'à 97 % du méthane a été éliminé, obtenant une concentration maximale de PHA de 131,6 mg L₁.
WP5 Applications finales et validation industrielle des produits biosourcés développés
Des activités expérimentales liées à la production et à la validation de produits biologiques ont été réalisées. Après avoir atteint des conditions d'équilibre dans les usines pilotes d'URBIOFIN, des mélanges et des formulations optimisés ont été produits avec des matériaux intermédiaires provenant de la bioraffinerie d'URBIOFIN. En conséquence, différents produits d’origine biologique ont été obtenus et des tests de validation ont déterminé le potentiel des produits finaux pour différentes fins d’utilisation finale.
WP6 Intégration de la bioraffinerie urbaine. Évaluations économiques, environnementales et réglementaires
Le modèle de bioraffinerie a été mis à jour et développé, intégrant de nouvelles avancées en matière de processus et les résultats d'activités de démonstration et à l'échelle du laboratoire menées par les partenaires pendant la mise en œuvre du projet. L'ACV, le LCC et l'ACV-s de la bioraffinerie URBIOFIN ont été réalisés. En ce qui concerne les exigences législatives et réglementaires, une révision et une mise à jour complètes ont été réalisées.
WP7 Activités de communication, de diffusion et d'exploitation
Le WP7 a permis une communication, une diffusion et une exploitation efficaces des résultats du projet. Tous les indicateurs clés de performance ont été pleinement atteints et la plupart d’entre eux ont largement dépassé leurs valeurs cibles. Tous les livrables, tant ceux liés à la communication et à la diffusion que ceux liés aux droits de propriété intellectuelle et à l’exploitation commerciale, ont été dûment soumis. Finalement, toutes les étapes ont été franchies.
Gestion de projet WP8
L’objectif principal de ce WP était de coordonner et d’assurer la mise en œuvre optimale du projet URBIOFIN. Cela impliquait de superviser tous les lots de travaux et de garantir un flux de travail approprié tout au long du projet. Les processus et les WP impliqués dans le développement du projet sont interconnectés et leur coordination était cruciale pour sa mise en œuvre correcte.
En raison de la croissance démographique rapide, les déchets solides municipaux (DSM) ont contribué de manière significative à la quantité totale de déchets générés par notre société. Aujourd’hui, en Europe, chaque habitant génère en moyenne 0,5 tonne de déchets solides municipaux par an, avec une augmentation annuelle de 10 %. Environ 40 à 50 % correspondent à des déchets organiques. Cette fraction organique contient principalement des glucides, des protéines et des lipides, qui sont des matières premières utiles qui peuvent être transformées en produits de valeur.
Sa valorisation permettra de lutter contre la pollution environnementale et de contribuer à la transition d’une économie linéaire vers une économie renouvelable et circulaire. La digestion et le compostage ont contribué à réduire la fraction biodégradable des déchets solides municipaux envoyés dans les décharges. La faible valeur économique du compost et du biogaz limite la mise en œuvre durable de systèmes d’approvisionnement séparés, car des taxes environnementales (déchets) accrues sont nécessaires pour faire face aux coûts logistiques importants.
Les nouveaux produits biosourcés peuvent contribuer à améliorer la durabilité environnementale et socioéconomique du traitement des déchets. L'objectif d'URBIOFIN était de démontrer la viabilité technico-économique et environnementale de la conversion à l'échelle semi-industrielle (10 T/j) de la fraction organique des déchets solides municipaux (DSSM) en : composants chimiques (bioéthanol, acides gras volatils, biogaz), biopolymères (polyhydroxyalcanoates [PHA] et biocomposites) et additifs (hydrolysat de microalgues pour biofertilisants).
En utilisant le concept de bioraffinerie urbaine (Urban Biorefinery), URBIOFIN a exploité les OFMSW comme matière première pour produire divers produits commercialisables ayant une valeur pour l'agriculture et les cosmétiques. URBIOFIN offre une alternative viable et plus durable au traitement actuel des OFMSW.
En raison de la croissance démographique rapide, les déchets solides municipaux (DSM) ont contribué de manière significative à la quantité totale de déchets générés par notre société. Aujourd’hui, en Europe, chaque habitant génère en moyenne 0,5 tonne de déchets solides municipaux par an, avec un taux de croissance annuel de 10 %. Environ 40 à 50 % correspondent à des déchets organiques. Cette fraction organique contient principalement des glucides, des protéines et des lipides, qui sont des matières premières utiles qui peuvent être converties en produits de valeur.
Sa valorisation contribuera à résoudre la pollution environnementale, mais elle contribue également à la transition d’une économie linéaire vers une économie circulaire renouvelable. La digestion et le compostage ont contribué à réduire la fraction biodégradable des déchets solides municipaux envoyés dans les décharges. La faible valeur économique du compost et du biogaz limite la mise en œuvre durable de systèmes d’approvisionnement séparés, car des taxes environnementales (déchets) accrues imposées aux citoyens sont nécessaires pour faire face à des coûts logistiques importants.
Les nouveaux produits biosourcés peuvent contribuer à améliorer la durabilité environnementale et socioéconomique du traitement des déchets. L'objectif du projet URBIOFIN est de démontrer la viabilité technico-économique et environnementale de la conversion de la fraction organique des déchets solides municipaux (FORSU) à l'échelle semi-industrielle (10 T/j) en : composants chimiques (bioéthanol, acides gras volatils, biogaz), biopolymères (polyhydroalcanoate et biocomposés) ou additifs (microalgues hydrolysées pour biofertilisants).
En utilisant le concept de bioraffinerie appliqué aux déchets solides urbains (DSU), URBIOFIN exploitera les DSU comme matière première pour produire divers produits commercialisables destinés à différents marchés : agriculture et cosmétique. URBIOFIN offrira une alternative viable et plus durable au traitement FORSU actuel.
La démonstration URBIOFIN a démontré des progrès au-delà de l'état de l'art dans les domaines suivants :
- Production de bioéthanol à partir d'OFMSW et son utilisation comme élément de base chimique, où le bioéthanol produit à partir d'OFMSW a été utilisé comme matière première pour la production de bioéthylène de « deuxième génération » pour les applications de maturation de gaz.
- Production d'AGV à partir de la digestion anaérobie des OFMSW et de son élongation en MCFA pour produire des biopolymères PHA à chaîne courte et moyenne. Les biopolymères PHA représentent un produit de plus grande valeur issu de la digestion anaérobie en deux étapes des déchets solides municipaux, plutôt que de la production traditionnelle de biogaz pour la production de bioénergie.
- Valorisation du biogaz à l'aide d'un photobioréacteur à microalgues pour la production de biométhane pur, avec la construction et l'exploitation d'un réacteur à bassin d'algues à grande vitesse. Le biométhane valorisé a ensuite été traité dans une unité de polissage biologique pour éliminer les méthylsiloxanes volatils.
- Production de biofertilisants à partir de microalgues et d'OFMSW. Les microalgues cultivées dans le digestat FRS ont démontré le potentiel de cette biomasse pour la production d'un produit intermédiaire riche en acides aminés. Le développement d’engrais biosourcés, liquides et solides, permettra de remplacer partiellement les engrais minéraux couramment utilisés.
- PERSEO BIOTECHNOLOGY S.L.
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