Etude de la valorisation de résidus de transformation industrielle des tomates en bioéthanol dans la région d’Adrar

Abstract

Cette recherche propose une méthode pour atténuer l'impact environnemental des déchets agro-alimentaires via la production de bioéthanol de deuxième génération à partir de biomasse dérivée des résidus de transformation des tomates. La méthodologie a impliqué l'utilisation de résidus bruts, avec ou sans graines, et soumis ou non à une extraction des composés extractibles. Le processus complet de conversion (prétraitement à la vapeur sous pression, hydrolyse acide par H2SO4 , et/ou enzymatique en utilisant la souche fongique d’Aspergillus niger, fermentation en utilisant la levure S. cerevisiae, distillation) a été examiné, et le bioéthanol produit a été caractérié par détermination de concentration, test de flammabilité, densité, spectroscopie FTIR, chromatographie en phase gazeuse (CPG). Les résultats soulignent l'influence déterminante des méthodes de prétraitement et des conditions de fermentation.Une charge de biomasse de 15 % a été identifiée comme optimale. La comparaison des méthodes d'hydrolyse a révélé la nette supériorité de l'approche combinée (hydrolyse chimique suivie d'une hydrolyse biologique), avec un rendement en éthanol de 49,46 %, contre 26,7 % pour l'hydrolyse acide seule. Cette efficacité est attribuée à une meilleure dégradation des polysaccharides et à une réduction des composés inhibiteurs. Enfin, l'extraction préalable des composés des graines a eu un impact significatif : les substrats sans graines et extraits ont atteint un rendement de 42,15 %, contre 37,84 % et 36,61 % pour les substrats avec graines non extraits, en raison de la présence d'inhibiteurs lipidiques et d'une hydrolyse incomplète.

يقترح هذا البحث طريقة للتخفيف من التأثير البيئي للنفايات الزراعية الغذائية من خلال إنتاج البيوإيثانول من الجيل الثاني باستخدام الكتلة الحيوية المستمدة من مخلفات معالجة الطماطم. اشتملت المنهجية على استخدام المخلفات الخام – سواء بوجود البذور أو بدونها – مع أو بدون تعريضها لعملية استخراج المركبات القابلة للاستخلاص. تم فحص العملية الكاملة للتحويل (المعالجة المسبقة بالبخار تحت الضغط، والتحليل الحمضي بواسطة H2SO4، و/أو التحليل الإنزيمي باستخدام السلالة الفطرية Aspergillus niger، والتخمير باستخدام الخميرة S. cerevisiae، والتقطير) وتم تحديد خصائص البيوإيثانول المنتج من خلال قياس تركيزه، واختبار قابلية اشتعاله، والكثافة، وتحليل FTIR، والكروماتوغرافيا الغازية. تشير النتائج إلى تأثير طرق المعالجة المسبقة وظروف التخمير. وقد تم تحديد الكتلة الابتدائية الحيوية بنسبة 15% على أنها المثلى. وكشفت مقارنة طرق التحليل المائي عن تفوق واضح للنهج المشترك (التحليل الكيميائي يليه التحليل البيولوجي)، حيث بلغ عائد الإيثانول 49.46% مقارنة بـ26.7% للتحلل المائي الحمضي وحده. ويُعزى هذا الأداء المُحسن إلى تحلل أفضل للبوليساكاريدات وتقليل المركبات المثبطة. وأخيرًا، كان لاستخلاص المركبات من البذور تأثير كبير؛ فقد حققت الركائز بدون بذور والتي خضعت لعملية الاستخلاص عائداً بنسبة 42.15%، مقارنةً بنسبة 37.84% و36.61% للركائز التي تحتوي على بذور ولم تُستخلص، وذلك بسبب التحليل غير الكامل ووجود مثبطات دهنية.

This research proposes a method to mitigate the environmental impact of agro-food waste by producing second-generation bioethanol from biomass derived from tomato processing residues. The methodology involved using raw residues—with or without seeds and either subjected or not to an extraction of extractable compounds. The complete conversion process (steam pretreatment under pressure, acid hydrolysis with H₂SO₄, and/or enzymatic hydrolysis using the fungal strain Aspergillus niger, fermentation using the yeast S. cerevisiae, and distillation) was examined, and the produced bioethanol was characterized by determining its concentration, flammability testing, density, FTIR spectroscopy, and gas chromatography. The results underline the decisive influence of the pretreatment methods and fermentation conditions. A biomass load of 15% was identified as optimal. The comparison of hydrolysis methods revealed the clear superiority of the combined approach (chemical hydrolysis followed by biological hydrolysis), with an ethanol yield of 49.46%, compared to 26.7% for acid hydrolysis alone. This enhanced efficiency is attributed to a better degradation of polysaccharides and a reduction in inhibitory compounds. Finally, the prior extraction of compounds from the seeds had a significant impact: substrates without seeds that were extracted reached a yield of 42.15%, compared to yields of 37.84% and 36.61% for substrates with seeds that were not extracted, due to the presence of lipid inhibitors and incomplete hydrolysis.