Development of Lactic and Succinic Acid Biorefinery Configurations for Integration into a Thermomechanical Pulp Mill

L'augmentation des émissions de CO2 et la diminution des ressources énergétiques d'origine fossile ont provoqué une augmentation de l'intérêt porté à la production de carburants et de produits chimiques biobasés ces dernières années. En même temps, le secteur des pâtes et papiers, qui était l'un des moteurs de l'industrie canadienne, a été confronté à une crise qui a été provoquée par un haut prix de l'énergie, une concurrence accrue de la part des pays en développement et une diminution de l'utilisation du papier. La bioraffinerie verte intégrée (BRVI), qui consiste à coupler une usine de pâtes et papiers existante à une nouvelle usine de production de produits chimiques de valeur, est apparue comme étant une solution permettant aux usines de pâtes canadiennes de redevenir compétitives grâce à la diversification de leur gamme de produits. L'acide lactique et l'acide succinique sont des produits chimiques importants de par leur haut potentiel d'application dans les industries cosmétique, agro-alimentaire et pharmaceutique. Ils sont tous les deux obtenus par des voies technologiques pétrochimique ou biochimique. Cette dernière est basée sur la fermentation de sucres par des bactéries. Ces dernières années, la voie biochimique a reçu une attention croissante, car elle offre à l'industrie chimique l'opportunité de produire des produits chimiques verts. La production économiquement compétitive de l'acide lactique et de l'acide succinique nécessite l'utilisation de sources de carbone diverses (telles que la biomasse lignocellulosique) et le développement de procédés viables. La bioraffinerie verte intégrée à une usine de pâte thermomécanique (TMP) produisant de l'acide lactique et de l'acide succinique biobasés permet non seulement l'échange de matière première mais également de chaleur. L'objectif de ce projet est de proposer les configurations de bioraffinerie de production d'acide lactique et succinique et de démontrer la faisabilité technique et la pertinence économique de la production d'acide lactique et d'acide succinique dans une bioraffinerie intégrée à une usine de pâtes thermomécanique. Quatre modèles de simulation ont été développés sur Aspen Plus lors de ce projet : (i) la production d'acide lactique biobasé avec récupération du produit final par précipitation ou (ii) électrodialyse et (iii) la production d'acide succinique biobasé avec récupération par cristallisation directe et (iv) électrodialyse. L'intégration énergétique et la conception d'un réseau d'échangeurs de chaleur (Heat Exchanger Network, HEN) des installations de production d'acide lactique et succinique ont vi été réalisées en se basant sur les résultats de simulation et des données fournies par FPInnovations. Des opportunités de réduction de la consommation des flux chauds ont été émises à partir des résultats obtenus précédemment. À la fin du projet, une analyse économique globale est effectuée en se basant sur les bilans de matière et d'énergie obtenus à partir des modèles développés.