Biomasse

15juin.-10     New microbial genetic system dissects biomass to biofuel conversion
10mai2009    Biofuels vs Biomass Electricity
15sept2006   Des petites bioraffineries multi-tâches
8sept2006   Un nouveau procédé de transformation de la biomasse

15juin.-10    New microbial genetic system dissects biomass to biofuel conversion

Contact: David Keating
dkeating@glbrc.wisc.edu
608-890-2547
University of Wisconsin-Madison

MADISON — A research team at the DOE Great Lakes Bioenergy Research Center (GLBRC) has developed a powerful new tool that promises to unlock the secrets of biomass degradation, a critical step in the development of cost-effective cellulosic biofuels. The details of this method were published online on June 11 in the journal Applied and Environmental Microbiology.


Fulfilling the promise of cellulosic biofuels requires developing efficient strategies to extract sugar molecules in biomass polymers like cellulose. Microorganisms such as bacteria and fungi are capable of converting biomass to simple sugars, but historically have been difficult to study using genetic approaches.


A breakthrough by a team of University of Wisconsin-Madison researchers at the GLBRC has made it possible to perform genetic analysis on Cellvibrio japonicus, a promising bacterium that has long been known to convert biomass to sugars. Using a technique called vector integration, the team has developed a method to generate a mutation in any gene within the organism.


As a test of the technique, the team constructed a mutation that inactivated a key component of a protein complex called a Type II Secretion System, and the disruption of this system prevented the bacterium from efficiently converting biomass into sugars. This proves for the first time that Cellvibrio uses the Type II Secretion System to secrete key enzymes for breakdown of biomass polymerase, thus providing key insight into how this bacterium obtains sugars from biomass.


"Realizing the promise of cellulosic biofuels requires identifying more efficient methods of releasing sugars from biomass", says GLBRC associate scientist David Keating, who led the team. "This new genetic method will allow us to understand how bacteria carry out this conversion, which should provide new avenues for improving the industrial process."


Plant cell wall deconstruction is a very complex process that requires a large number of enzymes, many with overlapping specificities, says Professor and Eminent Scholar in Bioenergy Harry Gilbert, of the University of Georgia's Complex Carbohydrate Research Center.


"As genetic systems for many bacteria that orchestrate this process have not been developed, the use of null mutations (inactivating specific genes) to explore the functional significance of specific enzymes has not been possible," says Gilbert. "Keating's group has provided the ability to do that — inactivate specific genes in Cellvibrio japonicus — which displays an extensive plant cell wall degrading apparatus. This enables you to ask critical biological questions about how the system is regulated and how the enzymes work together to degrade this hugely complex molecule. This is a substantial and important development in the field."

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This project was funded by the DOE Great Lakes Bioenergy Research Center (GLBRC), one of three Department of Energy Bioenergy Research Centers funded to make transformational breakthroughs that will form the foundation of new cellulosic biofuels technology. The GLBRC is led by the University of Wisconsin-Madison, with Michigan State University as the major partner. Additional scientific partners are DOE National Laboratories, other universities and a biotechnology company. For more information on the GLBRC, visit www.glbrc.org.

10/5   Biofuels vs Biomass Electricity

http://www.technologyreview.com/energy/22628/?nlid=2012

Findings show that turning biomass into electricity is more beneficial than turning it into transportation fuels.

A study published today in Science concludes that, on average, using biomass to produce electricity is 80 percent more efficient than transforming the biomass into biofuel. In addition, the electricity option would be twice as effective at reducing greenhouse-gas emissions. The results imply that investment in an ethanol infrastructure, even if based on more efficient cellulosic processes, may prove misguided. The study was done by a collaboration between researchers at Stanford University, the Carnegie Institute of Science, and the University of California, Merced.
 
There's also the potential, according to the study, of capturing and storing the carbon dioxide emissions from power plants that use switchgrass, wood chips, and other biomass materials as fuel--an option that doesn't exist for burning ethanol. Biomass, even though it releases CO₂ when burned, overall produces less carbon dioxide than do fossil fuels because plants grown to replenish the resource are assumed to reabsorb those emissions. Capture those combustion emissions instead and sequester them underground, and it would "result in a carbon-negative energy source that removes CO₂ from the atmosphere," according to the study.
 
The researchers based their findings on scenarios developed under the Biofuel Analysis Meta-Model (EBAMM) created at the University of California, Berkeley. The analysis covered a range of harvested crops, including corn and switchgrass, and a number of different energy-conversion technologies. Data collected were applied to electric and combustion-engine versions of four vehicle types--small car, midsize car, small SUV, and large SUV--and their operating efficiencies during city and highway driving.
 
The study accounted for the energy required to convert the biomass into ethanol and electricity, as well as for the energy intensiveness of manufacturing and disposing of each vehicle type. Bioelectricity far outperformed ethanol under most scenarios, although the two did achieve similar distances when the electric vehicles--specifically the small car and large SUV--weren't designed for efficient highway driving.
 
The potential is even greater for the bioelectricity option because under the EBAMM model, "we did not account for heat as a [usable] by-product, which would make the electricity pathway even more advantageous," says Elliott Campbell, lead author on the study and an assistant professor at the Sierra Nevada Research Institute, part of the University of California, Merced.
 
Mark Jacobson, a professor of civil and environmental engineering at Stanford University, conducted a similar but much broader study released in December that focused more on the environmental effects of various energy options. He doesn't support using biomass for either electricity generation or ethanol production but says that he isn't surprised to find that the ethanol option performed worst.
 
Burning biomass, says Jacobson, "is not necessarily an efficient way of generating electricity, but it's more efficient than making biofuel." It just makes sense, he adds: "Electric vehicles are four to five times more efficient than combustion vehicles."
 
But Vincent Chornet, president of Montreal-based cellulosic ethanol producer Enerkem, says that it would be a mistake to pick winners: there's room for both options. In places where the infrastructure isn't capable of supporting the mass charging of electric cars, next-generation biofuels are the only other option, he says. Adding biofuels also offers a solution for air travel and heavy transportation that electricity and the current state of battery technology can't address.

 
http://www.sciencemag.org/current.dtl
 
 

15/9/06   Des petites bioraffineries multi-tâches
   http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/39004.htm

Un consortium d'universités britanniques, soutenu par la jeune pousse Intensified Technologies Incorporated (ITI) issue de l'Université de Newcastle, effectue des recherches sur des petites raffineries qui pourraient convertir de la biomasse cultivée localement en combustible, électricité, chaleur et produits chimiques à l'échelle locale.
La méthode pour parvenir à ces nombreuses conversions est de renforcer et d'intégrer différents procédés concentrés les uns après les autres à petite échelle (Process Intensification and Miniaturisation, PIM). Les trois procédés considérés sont : une première conversion de la biomasse en produit chimique à haute valeur, suivie d'une conversion des résidus de la biomasse en bioethanol par fermentation, puis gazéification des restes du procédé précédent en gaz de synthèse, qui doit être purifié et dont la composition doit être contrôlée.
L'équipe de chercheurs utilise des matériaux micro ou nanoporeux, polymères, métaux et céramiques. Ces matériaux poreux peuvent aujourd'hui être créés en quelques secondes à l'aide de micro-ondes contre plusieurs jours dans le passé. Le rôle de ces matériaux poreux est de développer la culture et l'efficacité des bactéries : en fonction de la taille des pores, le stress physiologique de la bactérie peut être contrôlé modifiant ainsi son comportement. Sa productivité peut être multipliée par 20 ou 30.
Un type de bactérie ainsi développé sur polymère poreux, permettra d'accélérer la croissance de la biomasse, la rendant cultivable sur des surfaces marginales ou sèches. La quantité de biomasse sera alors augmentée, offrant un apport plus constant, prévisible pour les petites raffineries.
D'autres sources de biomasse peuvent être utilisées comme les déchets municipaux solides, les boues issues des stations d'épuration et les résidus de l'agriculture. Ces autres matières premières seraient directement converties en bioethanol et en syngaz.
Des métaux avec des pores continus d'une taille de 100 à moins de 10 micromètres de diamètre devraient être utilisés en tant que catalyseurs dans la bioraffinerie pour la production de produits chimiques. Des céramiques poreuses sont actuellement en développement pour renforcer les procédés dans la raffinerie.
Le syngaz obtenu à la fin du procédé peut être séparé en ses constituants : dihydrogène, monoxyde de carbone, méthane et dioxyde carbone pour former d'autres molécules plus grandes telles l'ammoniaque, l'éthanol et le méthanol. La conversion du syngaz en produits chimiques nécessite des réactions catalytiques et un "nettoyage" du syngaz, plus facile à haute température. Par ailleurs, le syngaz peut directement être utilisé comme combustible pour un moteur à combustion ou pour une pile à combustible pour produire de l'électricité. Ces opérations nécessitent aussi de hautes températures pour fonctionner plus efficacement. Les chercheurs étudient donc les propriétés de catalyseurs métalliques qui fonctionnent jusqu'à 1.600 .C.

Sources : - The Engineer, press release, 17/07/06,
http://www.theengineer.co.uk/Articles/295360/Growth%20industry.htm
- Université de Newcastle, http://www.ncl.ac.uk/pim/main.htm
Rédacteur : Mathieu Daoudi

Mentions légales : Cette information est un extrait du BE Royaume-Uni numéro 69 du 8/09/2006 rédigé par l'Ambassade de France au Royaume-Uni. Les Bulletins Electroniques (BE) sont un service ADIT et sont accessibles gratuitement sur http://www.bulletins-electroniques.com

8/9/06   Un nouveau procédé de transformation de la biomasse
   http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/38717.htm

A Potsdam Golm, des chercheurs de l'institut Max-Planck de recherche sur les colloïdes et les surfaces a développé un procédé de transformation de la biomasse pour produire de l'énergie. Ce procédé transforme la biomasse telle que la paille, le bois humide ou les feuillages d'après le processus naturel de décomposition qui transforme les produits biologiques en charbon, gaz naturel ou pétrole.

Le procédé chimique de cette transformation en énergie fossile n'avait jamais vraiment été détaillé. L'équipe du professeur Antonietti l'a fait et s'en est inspiré pour transformer de la paille en charbon. La nouveauté du procédé réside dans le fait qu'il n'est pas nécessaire de sécher préalablement la biomasse et que le procédé ne libère pas de CO2, gaz responsable de l'effet de serre, comme c'est le cas par exemple lors de la transformation bactérienne de la biomasse. Ce procédé chimique de "carbonisation hydrothermale" transforme les sucres de la biomasse en charbon grâce à des catalyseurs de réaction, avec libération d'eau, sous des conditions de haute température et de haute pression.

Pour en savoir plus, contacts :
Prof. Dr. Markus Antonietti - Max-Planck Institut fur Kolloid- und
Grenzflachenforschung, Am Muhlenberg 1, 14476 Potsdam Golm - tel : +49 331 567 95 01, fax : +49 331 567 95 02 - email : pape@mpikg.mpg.de
Sources : Tagesspiegel - 11/08/2006
Rédacteur : Sophie Fourmond, sophie.fourmond@diplomatie.gouv.fr

Mentions légales: Cette information est un extrait du BE Allemagne numéro 300 du  30/08/2006 rédigé par l'Ambassade de France en Allemagne. Les Bulletins Electroniques (BE) sont un service ADIT et sont accessibles gratuitement sur http://www.bulletins-electroniques.com