Brevet FR2460331A1 — publié le 19810123

La présente invention concerne un procédé de préconditionnement d'hydrolysats acides provenant de matériaux lignocellulosiques contenant du glucose et des substances qui ont tendance à en inhiber la fermentation, l'hydrolysat acide en résultant et l'application relative à la production d'alcool éthylique. Traditionnellement, les restes de bois, les vieux pa piers et les sous-produits d'agriculture, tels que la sciure, les résidus de bois, les rafles de mais, la paille, la bagasse de canne à sucre, le papier journal et autres, ont été considérés essentiellement comme des matériaux résiduaires et ont été éliminés par incinération ou tout autre moyen aussi improductif. On sait que les constituants lignocellulosiques de ces matériaux peuvent être hydrolysés pour produire des produits plus intéressants qui, à leur tour, peuvent être transformés en des produits différents et diversement utilisables ; mais, ces opérations n'ont qu'un emploi limité, principalement en raison de la rentabilité relativement faible des investissements à laquelle elles donnent lieu.Les capitaux nécessaires pour concevoir et construire les installations destinées à ces opérations de récupération ont tendance à être importants, et exigent donc l'obtention de taux de transformationrelativement élevés pour justifier les dépenses engagées. Dans la demande de brevet US nO 2 885 du 12 Janvier 1979 de John A. Church et al, intitulée "Procédé continu pour la saccharification de la cellulose", on a décrit un procédé et un équipement pour la saccharification des produits cellulosiques, grâce à quoi les constituants cellulosiques des produits résiduaires typiques peuvent être transformés en glucose, furfural et xylose. Au moyen d'une hydrolyse acide de la cellulose, un tel procédé fournit commodément, rapidement et économiquement, un hydrolysat qui peut être utilisé comme matière première pour la production de produits plus intéressants. Par exemple, tel que décrit dans cette demande nO 2 885,ces hydrolysats peuvent être utilisés comme matière première fermentable dans un procédé de transformation du sucre en alcool éthylique. Bien qu'on sache depuis longtemps que les solution d'hydrolysats cellulosiques peuvent être rendues fermentables pour la production d'alcools, les procédés de la technique antérieure n'ont été réalisables qu'à l'échelle du laboratoire et n'ont pas été développés au-deld de ce stade. Parmi les prin- cipales conditions contribuant à cet état de la technique, on peut citer les vitesses de réaction inhabituellement lentes, avec un très faible rendement et l'impossibilité de prévoir les conditions qui permettraient une fermentation avec un hydrolysat donné. De plus, les considérations économiques inhérentes à la transformation chimique du sucre en alcool ont constitué un facteur restrictif. Par exemple, il est seulement théoriquement possible d'obtenir une unité d'alcool pour deux unités de sucre présentes dans la matière première.Les pertes en teneur en sucre de la matière première dans les conditions opératoires, les traitements mécaniques, etc..., contribuent encore à diminuer les faibles rendements qu'il a été possible d' obtenir. L'étude des extraits cellulosiques et de leurs produits de décomposition, en tant que matières premières fermentables, stest révélée assez complexe en raison du grand nombre de facteurs, dont beaucoup sont inconnus, qui nuisent et, dans beaucoup de cas, empechent le processus de fermentation. Un facteur qui a été pendant longtemps reconnu dans la technique comme retardant considérablement le développement d'un processus de fermentation possible, est la présence dans l'hydrolysat de matériaux qui agissent comme des toxines ou des inhibiteurs de fermentation. Cependant, les toxines présentes dans tout l'hy- drolysat donné peuvent varier énormément selon le traitement antérieur de l'hydrolysat, sa source, etc...De plus, le problème est encore compliqué par le fait que, meme après qu'on a pu identifier les toxines particulières dans un hydrolysat donné, leur action dans certaines conditions est encore très peu prévisible et une fermentation s'avère difficile meme dans des conditions déterminées. Différents spécialiste de la technique ont suggéré que ces difficultés pourraient dépendre d'un certain nombre de facteurs dont les températures de mise en oeuvre, le pH des milieux, la présence ou l'absence d'oxygène, la concentration et le type de la substance de toxine, le rapport des cellules de levure aux substances de toxine, la condition physiologique des cellules de levure, la grande différence de toxicité des diverses substance vis-R- vis du métabolisme de la levure particulière, le potentiel d'ydo- réduction développé pendant la réaction et bien d'autres facteurs encore. On trouve dans la littérature des discussions des diverses difficultés de fermetation et des facteurs généraux influençant la fermentation. Des discussions d'ensemble sont données par Harris et al dans "Fermentation des hydrolysats de pin Douglas par S. cerevisiae" et par Léonard et al dans "Fermentation des sucres de bois en alcool éthylique", Industrial and Engineerinx Che mistry vd 38, pp. 896 - 904 (1946) et vol 37, pp. 390 - 397 (1946) respectivement. D'autres chercheurs dans la technique, Eklund et al, ont décrit dans "Hydrolyse acide des téguments de graines de tournesol pour la production de protéines monocellulaires", European Journal of Applied Microhiology vol 2, pp. 143-152 (19y6), un procédé d'hydrolyse des téguments de graines de tournesol et de dégradation des hydrolysats résultants pour produire des protéines. Le brevet DE 676 967 décrit un procédé de clarification des moûts de xylose obtenus par hydrolyse acide de substances contenant de la cellulose pour la production d'aliments ou de levures en précipitant le phosphate de calcium et le sulfate de calcium après chauffage entre 65 et 1000C, avec centrifugation et étalement des moûts sur des garnitures de métal oxydé ou des matériaux de grande surface spécifique alors que le moût est à pH 4 à 7,5, en ajoutant des germes de malt au moût ainsi clarifié et en agitant pendant plusieurs heures. Le brevet US 2 203 360 décrit un procédé pour améliorer les caractéristiques de fermentation des hydrolysats acides de bois en traitant lthydrolysat par de la chaux pour ajuster le pH entre 9 et 10, laissant vieillir pendant 1 jour ou 2, réduisant le pH à pH 5 par de l'acide sulfurique, purifiant la solution avec du charbon actif, diluant la solution à 40 - 70% en volume d'hydrolysat, inoculant la solution avec une culture de levure et laissant fermenter pendant 2 jours. La technique antérieure, telle que représentée par les procédés discutés ci-dessus, explique l'absence d'un procédé industriel applicable pour la fermentation des hydrolysats acides en alcools, en raison des temps de réaction extraordinairement longs et des faibles rendements et/ou de l'absence 'orlentation pour obtenir ces alcools. Un procédé de produc tton rapIde et efficace d'alcool par fermentation des sucres présents dans le bois et les sous-produits de bois est un dé veloppement partnelll èrement opportun et significatif, étant donné l'intérêt actuel porté à l'alcool en tant que source possible a'énergie, à partir de matières premières renouvelables. L'invention a pour principal objet de fournir - un procédé de fermentation des sucres présents dans les hydrolysats acides provenant de matériaux lignccel- lulosiques ; - un procédé dans lequel les temps de réaction sont relativement courts, la fermentation peut être effectuée à des concentrations en sucre relativement élevées et les mécanis es de réglage permettant de prévoir et de reproduire les résultats de façon constante, et d'obtenir des produits finals de grand intérêt ; - un procédé dans lequel l'bydrolysat acide de matériaux résiduaires cellulosiques peut être transformé en alcool éthylique. D'autres buts et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description ci-après. Les objectifs précédents, et apparentés, de l'invention sont atteints grâce à un procédé de préconditionnement des hydrolysats acides, dérivés de matériaux lignocellulosiques, pour annuler l'effet des substances tendant à inhiber la fermentation de ces hydrolysats et grâce à un procédé de production d'alcool éthylique à partir du glucose contenu dans ces hydrolysats acides préconditionnés. L'hydrolysat est préconditionné pour supprimer et/ou réduire ou annuler d'une autre façon effet des substances inhibitrices jusqu'à un point où l'hydrolysat peut être facilement fermenté en alcool éthylique avec un rendement pratiquement théorique. Le procédé de préconditionnement comprend en fait les opérations qui consistent à (1) soumettre l'hydrolysat à la vapeur pour éliminer le furfural et d'autres substances entraînables par la vapeur ; (2) ajouter une quantité suffisante d'oxyde de calcium à l'hydrolysat extrait à la vapeur5 à la température am biante1por ajuster le pH entre environ 10 et 10,5, maintenir le mélange résultant au pH indiqué pendant 1 à 3 heures et séparer l'hydrolysat du précipité résultant ; (3) ajouter des quantités suffisantes d'un acide minéral pour ajuster le pH de l'hydrolysat entre 5 et 7 environ ; et (4) ajuster la concentration de l'hydrolysat à une concentration de glucose de moins de 150 g par litre environ pour fournir une solution fermentable en alcool éthylique. Le procédé de fermentation comprend en fait les opérations qui consistent a (1) préconditionner un hydrolysat acide pour annuler l'effet des substances tendant à inhiber la fermentation de l'hydrolysat, en soumettant l'hydrolysat auXprocéde de préconditionnement décrit ci-dessus ; (2) inoculer l'hydrolysat préconditionné avec un inoculum de levure comprenant environ de 0,7 à 7% en poids sec de cellules de levure par 100 g par litre de glucose dans l'hydrolysat ; (3) faire fermenter l'hydrolysat inoculé à un pH de 5 à 7 pendant une période de temps suffisante pour transformer le glucose en alcool éthylique ; et (4) recueillir l'alcool éthylique dans le mélange de fermentation. Dans un mode de mise en oeuvre préféré, on récupère, on reconcentre et on recycle les cellules de levure, en un autre milieu de fermentation comprenant un hydrolysat préconditionné, concentré. Le procédé selon l'invention utilise un ensemble d'opérations et de conditions qui sont étroitement liées et interdépendantes, pour la réalisation satisfaisante des objectifs de l'invention. Cette interrelation est mise en évidence par la description ci-dessous de l'effet ou du rôle de chaque séquence particulière dans le contexte du procédé global. Matière première d'hydrolysat L'invention peut etre réalisée de façon satisfaisante avec tout hydrolysat provenant de l'hydrolyse acide d'un matériau lignocellulesique. Ce matériau lignocellulosique peut être choisi parmi une grande variété de matériaux comprenant le bois et le papier,et en particulier les vieux papiers et les sous-produits de bois tels que la sciure de bois, les déchets de bois, la paille, la bagasse de canne à sucre, les téguments de riz, le papier journal et similaires. Ces matériaux peuvent être hydrolysée en présence d'un catalyseur acide par des procédés bien connus dans la technique pour fournir une matière première d'hydrolysat utilisable dans le procédé. La matière première d'hydrolysat fournie peut varier quant à sa teneur en sucre et en autres constituants selon les conditions dans lesquelles elle a été produite. Ceci peut être facilement expliqué en considérant la chimie impliquée dans une hydrolyse acide décrite en termes simplifiés dans un but d'illustration.Lorsqu'on chauffe un matériau cellulosique avec un acide dilué aqueux, les liaisons glycoside qui relient entre elles les unités individuelles de glucose anhydre dans b molécule de cellulose sont scindées par une catalyse acide et une molécule d'eau s'ajoute à chaque unité de glucose anhydre en formant une molécule de glucose, tel qu'illustré par l'é- quation idéalisée Le glucose est instable par inhérence dans des solutions acides chaudes et peut perdre trois molécules d'eau en donnant le 5-hydroxyméthyl furfural (HMF) selon l'équation HMF est à son-tour instable et peut fixer deux molécules d'eau en donnant de l'acide lévulinique et de l'acide formique D'autres réactions très complexes se produisent également, dans lesquelles on pense que HMF se condense en des résidus inso-* lubles bruns appelés humines. Des produits de dégradation de la lignine, tels que la vanilline ou d'autres composés aromatiques, peuvent également être présents. En outre, les liaisons de la molécule d'hémicellulose sont scindées pour produire des molécules libres de xylose à partir du xylane. Certaines conditions de réaction favorisent la formation de glucose ou de xylose, et de produits de décomposition y associés. Un procédé et un équipement particulièrement préférés pour produire des matières premières d'hydrolysatsacides appropriées utilisables dans la présente inventIon sont creux décrits dans la demande US 2 885 du @@ Janvier 1979, précitée intitulée "Procédé continu de sacchariication de a cellulose":: Tel que décrit dans cette demande, alors que la transformation du xylane en xylose a lieu à des températures relativement basses, la transformation de la cellulose en glucose se produit le mieux dans des conditions plus sévères. T1 n'a pas été possible de produire des quantités mnximares de xylose et de glucose dans un procédé en une seule phase, en raison du fait que le xylose se déshydrate en furfural dans les conditions qui sont les plus efficaces pour la transformation de la cellulose en glucose.Le procédé de la demande Tlq 2885 définit les conditions qui favorisent la production de glucose/furfural et qui minimisent la dégradation du glucose en HMF et en acide lévulizisue. tant donné que, -el que discuté et illustré encore ci-après, le furfural, le HF et l'acide lévulinique sont tous les trois des toxines vis-à-vis de l'organisme de fermentation, l'invention utilise plus avantageusement une matière première d'hydrolysat obtenue dans des conditions qui minimi- sent, jusqu'à un point possible, la présence de ces substances jouant un rôle de toxines. Ces conditions assurent de façon générale une hydrolyse acide, en présence de vapeur d'eau, d'une charge de cellulose ayant une teneur en solide d'environ 20 R 45% en poids, à des températures comprises entre 190 et 2250C environ et à des pressions d'environ 14 à 28 kg/cm2 ou 13,8 x 105 à 27,6 x 105 Pa, avec des temps de séjour dans une zone de réaction de 1 à 10 minutes. Dans la masse réactionnelle, la quantité optimale d'eau après l'injection de vapeur d'eau est d'environ 75 à 80%,et virtuellement tout acide minéral fort peut être utilisé pour catalyser la réaction d'hydrolyse, l'acide sulfurique étant l'acide normalement utilisé en des quantités de 1 à 3% par rapport au poids total de la masse réactionnelle.Dans ce procédé préféré pour la production de la matière première d'hydrolysat, la masse réactionnelle est soumise à une chute de pression brutale, grâce à quoi une fraction de l'hydroly- sat se vaporise et peut être recueillie. Cette fraction com- prend normalement du furfural et de l'acide -acétique. Il est évident que la description ci-dessus, dans un but d'illustration du mode opératoire préféré, concerne l'obtention d'un hydrolysat acide qui est particulièrement ap srorrié à l'emploi dans l'invertion. Le procédé selon l'invention peut utiliser des hydrolysats acides de toute autre source, car une des caractéristiques de l'invention réside dans le fait que le procédé de préconditionnement sert à réduire ou à supprimer certains des matériaux de toxines jusqu'à des taux tolérables et/ou à annuler d'une autre façon l'effet de ces matériaux sans pratiquement nuire au glucose présent dans l'hy- drolysat. Mais ces matières premières d'hydrolysat comprennent, généralement, du glucose, du furfural, de l'hydroxyméthyl furfural, de l'acide acétique, de l'acide forique, et de l'acide lévulinique et ont un pH inférieur à 1,5 environ, et de préférence voisin de 0,5. Préconditionnement de l'hydrolysat La matière première d'hydrolysat telle que recueillie est un conglomérat de substances chimiques. Plusieurs de ces substances jouent le rôle d'agents inhibiteurs ou de toxines vis-à-vis de la levure, alors que plusieurs d'entre elles sont inconnues quant à leur identité et à leur effet. Il est possible que la présence de ces substances, connues ou inconnues, puisse exercer un effet cumulatif sur le mécanise de fermentation ou la culture de levure. Il est également possible que certaines de ces substances puissent se combiner de façon synergétique pour inhiber l'organisme particulier de levure ou un autre mécanisme impliqué dans la fermentation.C'est ainsi, que bien qu'il y ait nécessairement un degré d'incertitude eu égard au mode exact de réalisation des objectifs de l'invention, on pense que le procédé de préconditionnement rend l'hydrolysat ferrentable soit par élimination des substances de toxines, soit par transformation d'au moins une partie de ces substances sous des formes qui ne sont pas des toxines. Plusieurs matériaux qui sont des toxines connues ont été détectés dans les hydrolysats acides dérivés des matériaux lignocellulosiques utilisés ici. Leur effet a été déterminé quantitativement pour en permettre une élimination ou au moins une minimisation. L'effet de ces substances peut être mis en évidence à partir des résultats des expériences sui vantes dans lesquelles on a utilisé une culture anaérobie de S. uvarum à une concentration en cellules d'environ 0,7% en poids sec, avec des hydrolysats acides dans les conditions indiquées et en utilisant un inoculum et des milieux de fermentation identiques. On a déterminé le sucre de glucose au moyen d'un analyseur de glucose Beckman. Lorsqu'une fermentation a été obtenue ou essayée, on a neutralisé l'hydrolysat pré-traité par CaO et extrait à la vapeur avec HC1 comme agent de neutralisation. La concentration en cellules, telle que rapportée cidessus, est déterminée par des mesures de densité optique ou de poids sec. 1. Acides acétique et formique Les deux acides sont des toxines vis-a-vis de la levure produisant un alcool. L'acide acétique est présent dans lthydrolysat à des concentrations d'environ 3 à 4 g/l alors que l'acide formique est présent en des quantités d'environ 8 à 9 g/l. L'effet toxique de ces acides peut être annulé en conduisant la fermentation à un pH d'environ..5 à 7, de préférence entre 5,5 et 6,5. Ure fermentation conduite à un pH inférieur à 5 - 6 n'annule pas effet des toxines, alors qu'une fermentation conduite à un pH supérieur à 7 ne favorise pas la production d'éthanol. Les paramètres peuvent etre parfaitement illustrés par les résultats des expériences suivantes dans lesquelles on a préconditionné un hydrolysat de papier journal conformément à l'invention, et analysé la formation d'acides formique et acétique. On a également étudié une solution de glucose pur comme produit témoin. A chacune des solutions, on a ajouté des agents de nutrition identiques en memes quantités. On a inoculé chaque solution avec 0,7% de cellules de levure et laissé fermenter pendant 18 heures. Les résultats sont rapportés dans le tableau I. TABLEAU I Fermentation du glucose en présence des acides formique et acétique à pH 4,0 et pH 7,0 g/l pH 11,0 pH 7,0 A. Expérience témoin - Glucose initial 40,0 40,0 Acide formique ajouté 9,0 9,0 Acide acétique ajouté 4,0 4,0 - Glucose final 41,0 0 - Ethanol final 0 18,5 rendement % (par rapport au glucose) 0 116,3% B.Hydrolysat de papier journal - Glucose initial 36,4 39,8 Acide formique contenu 3,0 3,0 Acide acétique contenu 3,0 3,0 - Glucose final 36,4 0 - Ethanol final 0 18,9 rendement % 0 117,5% 2. 5-hydroxyméthyl furfural (HMF) Le HMF est un puissant inhibiteur de multiplication de la levure Cependant, ce matériau peut être détruit ou dégradé par un traitement par CaO à la température ambiante à un pH compris entre 10 et 10,5 environ, sans nuire au glucose. On pense que ces valeurs de pH sont critiques, car à un pH inférieur à 10 environ, l'effet du HMF n'est pas annulé, alors qutà un pH supérieur-à 10,5 environ, le produit de sucre est instable. On a trouvé qu'un traitement à CaO des hydrolysats à un pH compris entre 10 et 10,5 conduit à une diminution rapide du HMF pendant les deux premières heures et à un équilibre après cette période. Par exemple, on a bbservé qu environ 63% du HMF sont éliminés en 1 heure à pH 10,5. A pH 10,25, il faut environ 2 heures pour qu'une même quantité de HMF soit éliminée alors qu'à pH 10,75, une fraction du glucose est détruite en même temps.Dans le mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, on traite donc l'hydrolysat avec une quantité suffisante de CaO, à la température ambiante et en agitant, pour maintenir le pH vers 10,5, pendant 1 heure à 1 heure 30 minutes. L'effet du ITNF sur ls levure peut être ris en evi- dence à partir des expériences suivantes dans lescuelles on a déterminé la multiplication de la levure en fonction de la concentration en HMF dans l'hydrolysat, à un pH compris dans la gamme de fermentation de 6 R 7. Le temps de dédoublement est le temps requis par une cellule pour se reproduire elle-même et a été déterminé par des mesures de densité optique. HMF, g/l Temps de dédoublement, heures Vitesse de multi plication h-1 0 4,6 0,15 3 9,7 0,071 5 11,7 0,059 7 13,6 0,05~1 Vitesse de croissance : ln 2 temps de dédoublement 3. Acide levulinique L'acide lévulinique inhibe la croissance de la levure à des concentrations de 10 g/l ou plus à pH 6 - 7. Acide Temps de Vitesse de multi levulinique (gA) dédoublement, t plication h-1 0 4,6 0,150 10 7,0 0,099 20 20,4 0,0311 30 18,7 0,37 40 22 0,32 Aucune séquence dans l'opération de préconditionnement ne semble annuler l'effet de ce matériau de toxine. Des fermentations sont obtenues, on le pense, en raison de la suppression ou de l'annulaticn de l'effet d'autres toxines présentes qui peuvent exercer un effet cumulatif ou synergétique avec l'acide lévulinique. En outre, tel que discuté ci-après, une levure insensible à l'acide lévulinique fournit également un autre moyen d'annuler encore effet de cette toxine. 4. Furfural Le furfural est toxique à des condentrations de plus de 5,0 z/l. A des concentrations comprises entre 3 et 5 girl, on a démontré qu'il inhibe considérablement la multiplication de la levure. Furfural Temps de Vitesse de multi g/l dédoublement (h) plication h-1 0 4,6 0,150 2,C 4,2 0,165 4,0 7,4 0,094 5,0 - Le furfural est facilement éliminé de l'hydrolysat, soit par extraction à la vapeur, soit par traitement à ltoxy- de de calcium, soit par les deux procédés. L'effet de ltextraction à la vapeur et du prétraitement à CaO peut être illustré par les expériences suivantes dans lesquelles on a mélangé dans un flacon à secousses l'hy- drolysat à un pH voisin de 6,8 avec une culture/anaérobie de levure de Candida utilis à une concentration d'environ 0,7% en poids de cellules sèches et on a observé la fermentation du glucose après 16 heures. Les résultats sont rapportés dans le tableau II. TABLEAU II A. Effet de l'extraction à la vapeur sur l'hydrolysat traité à CaO Glucose Furfural HMF Glucose a Traitement (g/l) (g/l) (g/l) prés multi plication de 16h (g/l) A. Néant 44 10,0 4,6 44 B. CaO 44 5,0 1,6 44 C. Extraction aula va- 44 1,2 2,2 0 peur de B D. Addition de furfural 44 4,2 2,2 0 à C B. Effet du traitement à CaO sur l'hydrolysat extrait à la vapeur Glucose Furfural HMF Glucose après Traitement (g/l) (g/l) multiplication de 16h /l) A. Néant 44 10 4,6 44 B. Extraction à la vapeur 4'2 1,2 4,4 42 C.Traitement de B à CaO 41 0,1 0,1 0 On peut voir d'après ce qui précède que ni un traitement à CaO seul, ni une extraction à la vapeur seule, ne sont efficaces pour rendre l'hydrolysat fermentable bien aue les deux traitements réduisent la teneur en furfural. On a trouvé qu'une addition de furfural à l'hydrolysat traité à CaO et extrait à la vapeur à une concentration presqu'égale à celle après le traitement à CaO, mais avant ltextraction à la vapeur, n'inhibe pas a croissance. Ceci indique que l'extraction à )a vapeur peut éliminer certains matériaux inhibiteurs inconnus supplémentaires. On peut voir d'après le tableau ci-dessus que les opérations qui consistent en (1) une extraction à la vapeur (2) un traitement à Cat à un pH de 10 à 10,5 et (3) une fermentation à pH 5 à 7, sont critiques quant au sùccès du stade de préconditionnement du procédé. Diverses opérations supplémentaires peuvent être intercalées entre les opérations essentielles du procédé de préconditionnement, s'il y a lieu, C'est ainsi que, dans le mode de réalisation préféré de l'invention, I'hydrolysat ayant un pH d'environ 0,5 est partiellement neutralisé par la chaux ou l'hydroxyde d'ammonium à un pH voisin de 4 avant l'extraction à la vapeur. Bien que l'hydrolysat puisse etre extrait à la vapeur soit à un faible pH tel que reçu soit à pH 4 après une neutralisation partielle, une neutralisation partielle avant l'extraction à la vapeur est souhaitable pour diminuer la corrosion do l'équipement. Cette opération nécessite une opération de filtration supplémentaire pour séparer le matériau précipité et peut etre omise dans le cas où l'équipement utilisé n'est pas réellement corrodé ou si la corrosion ne pose pas un problème particulier. Lorsque i'hydrolysat est neutralisé à . pH 4 en utilisant du carbonate de calcium, etc., le précipité résultant peut etre incinéré après récupération à partir d' lhydrolysat pour fournir le combustible pour la production de vapeur pour le procédé. fiTormalemer.t, avant l'in cinaration, le gateau de filtre est lavé pour éliminer et récupérer les sucres, les eaux de lavage étant ajoutes au filtrat d'hydrolysat; La neutralisation de l'hydrolysat par l'hydroxyde d'ammonium présente l'avantage supplémentaire de fournir un agent nutritif qui peut être utilisé par le microorganisme de fermentation pour son développement et en même temps élever le pH de i'hydrolysat pour éviter une corrosion. L'extracticn à la vapeur se fait de préférence en injectant de la vapeur dans l'hydrolysat en une quantité suf fisante pour maintenir l'hydrolysat à une température de 95 à 1050C. De façon commode, l'hydrolysat peut être envoyé dans un extracteur à contre-courant pour éliminer les substances volatiles avec la Vapeur. Dans cette technique, la vapeur est introduite au fond de la colonne et l'hydrolysat est introduit au sommet et recueilli dans une cuve au fond de la colonne. Les toxines volatiles à la vapeur sont éliminées dans la vapeur qui est condensée et recueillie dans une cuve séparée. Après l'extraction à la vapeur, l'hydrolysat est traité par une quantité suffisante de CaO pour maintenir le pH entre 10 et 10,5 environ pendant une période de 1 à 3 heures à la température ambiante, après quoi le précipité est séparé par toute technique appropriée telle que filtration, centrifugation, etc... L'hydrolysatss après neutralisation avec un acide minéral et séparation du précipité résultant, est fermentable à ce stade ; on a d'ailleurs trouvé que la rapidité de la réaction dépend de la concentration de la solution de sucre, de la souche de levure particulière utilisée, de la concentration en cellules de levure et de l'acide minéral utilisé pour neutraliser 1 'hydrolysat conditionné. Effet de l'acide minéral On neutralise l'hydrolysat à un pH voisin de 5 à 7, et de préférence compris entre 5,5 et 6,5 après le traitement à CaO en utilisant un acide minéralsspar par exemple l'acide chlo- rhydrique, l'acide sulfurique, l'acide phosphorique, etc... Pour diverses raisons, on préfère l'acide phosphorique. La neutralisation par l'acide chlorhydrique ou l'acide sulfurique conduit à une solution trouble qui est sans conséquence dans la fermentation en discontinu. Mais dans une fermentation de culture en continu, les cellules de levure doivent être recyclées à partir de l'effluent revenant vers la cuve de fermentation et doivent être reconcentrées avant ce reeyclage. L'utilisation d'acide phosphorique comme acide de neutralisation conduit à une clarification de l'hydrolysat et,par là,favori- se la reconcentration et le recyclage des cellules de levure. D'une importance encore plus grande, tel qu'on en discutera ciapures, on a trouvé que l'utilisation d'acide phosphorique conduit à une fermentation plus rapide, et lorsau'il est utilisé en association avec une concentration élevée en cellules de levure, fournit des grandes vitesses de fermentation avec des hydrolysats concentrés rendant possible l'obtention de rende ments théoriques après une fermentation de 1 à 3 heures seulement. Effet de la concentration de I'hdrolysat On a trouvé qu'un préconditionnement d' lEydrolysat par un prétraitement à CaO, une extraction à la peur et une addition d'acide minéral, par exemple neutralisation par H 1 à pH 6 à 7, conduit à des solutions fermentables qui fermentent de plus en plus difficilement lorsque la concentration de glucose dépasse 50 g/l. Il semble que la concentration de la solution augmente également le taux d'autres substances inhibitrices dans l'hydrolysat au-deld de la limite tolérable. Pour combattre cette inhibition des solutions concentrées, on a évalué diverses levures et différentes concentrations en levure, tel que discuté ci-après.Cependant, pour illustrer l'effet de l'opération de concentration, des résultats typiques obtenus avec Candida utiis cultivé dans des conditions anaérobies à une concentration en cellules de 0,7% avec un hydrolysat de sciure de bois neutralisé par HCl et fermenté pendant environ 16 heures, peuvent être tirés des expériences suivantes. Glucose Glucose après multiplication Traitement (g/l) t /l) A. Néant 44,0 44,0 B. CaO et extraction 44,0 0 C. Concentration de B 100,0 100,0 D. Dilution de C à 70,0 49,5 E. Dilution de C à 60,0 0 F. Dilution de C à 50s0 o Des essais de fermentation de solutions d'hydrolysat concentrées à 150 g/l ou plus n'ont pas donné de résultats satisfaisants, meme en utilisant les moyens discutés ci-dessous. Effet de la souche de levure, de la concentration en cellules et de l'acide de neutralisation Les résultats ci-dessus ont été obtenus dans des flacons à secousses en utilisant Candida utilis comme culture de levure et HC comme acide de neutralisation. On a essayé et évalué d'autres souches de levure quant à leur effet sur l'aptitude à la fermentation del' hydrolysat préconditionné, neutralisé par HCl. S. uvarum à 0,7% de cellules en poids sec s'est avéré provoqué la fermentation de 100 g/l d'hydrolysat en 98 heures environ et des sdbtions dthydrolysat de 50g/l en 19 heures environ alors que S, cerevisiae (levure de boulanger) a provoqué la fermentation de 100 g/l d'hydrolysat en 42 heures environ, produisant une concentration de 50,8 g/l d'éthanol. On a produit une souche de S. uvarum insensible à l'acide lévulinique et on l'a isolée par exposition des cellules à l'acide lévulinique dans une culture chémostatée. Cette souche une concentration de 0,7SJprovoquait la fermentation de 100 g/l d'hydrolysat en 50 heures environ, résultant en 49,3 g/l d'éthanol. On a trouvé que l'utlisation d'acide phosphorique comme acide de neutralisation a un effet positif définitif sur la vitesse de fermentation des hydrolysats concentrés.C'est ainsi que les hydrolysats traités par l'acide phosphorique à 100 g/l lorsqu'ils sont fermentés soit avec la souche parente S. uvarum, soit avec la souche de S. uvarum insensible à l'acide lévulinique, dans les deux cas à une concentration de 0,7% de cellules, donnaient des rendements de 47,7 g/l d'éthanol en 15 heures 30 minutes,alors que la levure de boulanger,à la même concentration,donnait 46,5 g/l d'éthanol en 11 heures 30 minutes. Une fermentation jusqu'au rendement théorique, encore plus rapide, est possible en utilisant des concentration en cellules de levure plus élevées, tel qu'illustré par les résultats obtenus et rapportés dans le Tableau III ci- après La relation mutuelle et l'interdépendance des diverses opérations du stade de préconditionnement du procédé, ainsi que l'effet de l'acide de neutralisation particulier et de la concentration en cellules de levure > peuvent etre facilement appréciés en considérant les expériences ci-dessous. TABLEAU III Effet de la concentration en cellules sur 100g/l d'hydrolysat de sciure de bois neutralisé à l'acide phosphorique, fermenté par de la levure de boulanger Poids sec de Temps requis Ethanol cellules (%) (h) Rendement,(%) 0,7 20 50 1,5 12 118,1 2,0 8 50,6 2,5 5,6 50,2 3,0 3,0 46,8 5,0 1,5 47,8 7,0 1,25 8,4 Le rôle du traitement à CaO pourçeliminer efficacement ou dégrader le HMF en des périodes de temps aussi courtes que 1 à 3 heures, l'effet d'une neutralisation à pH 5 à 7, 1' effet de la concentration de lthydrolysat et des cellules de levure et l'obtention de vitesses de réaction extrêmement rapides des hydrolysats concentrés lorsqu'ils sont neutralisés avec l'acide phosphorique sont tous des facteurs significatifs qui sont inattendus et semblent remplir un rôle vital dans le contexte du procédé global. Préparation du milieu de fermentation Après le procédé de préconditionnement, l'hydrolysat est prêt pour une fermentation par un procédé de fermentation de culture en continu, ou en discontinu dans des conditions de propagation des cellules aérobie ou anéarobies L'inoculum des diverses souches de levures peut être développé par tout procédé connu dans la technique. On peut utiliser toute levure capable de se développer dans le milieu de fermentation. Tel que discuté ci-dessus, des résultats satisfaisants ont été obtenus avec des éléments du genre Saccharomyces tels que S. uvarum, S. uvarum modifié pour devenir insensible à l'acide lévulinique, S. c-erevisiae (levure de boulanger), etc... la levure de boulanger étant particulièrement préférée.Des résultats satisfaisants ont également été obtenus avec C. utilis à des concentrations en glucose atteignant environ 60 g/l. Cette levure particulière ne s'est pas avérée efficace à des concentrations en glucose plus élevées. Des agents nutritifs appropriés pour une croissance microbienne peuvent être ajoutés à lthydrolysat et au milieu de développement de l'inoculum, si désiré, comprenant du phosphore et de l'azote sous la forme de phosphate, d'ammonium, d'urée, etc... Si l'acide de neutralisation est l'acide phosphorique, un agent nutritif au phosphore est ajouté pendant l'opération de neutralisation. En outre,-lorsque l'acide phosphorique est utilisé comme acide de neutralisation, la fermentation peut être obtenue par addition d'urée comme seule source d'agent nutritif. Une neutralisation partielle avec de l'hydroxyde d'ammonium avant l'extraction à la vapeur fournit également de l'azote comme source d'agent nutritif. D'autres sels minéraux, des éléments à l'état de traces, des vitamines, etc... comprenant le sulfate d'ammonium, le sulfate de magnésium, le chlorure de sodium, le chlorure de calcium, le phosphate de potassium, la biotine, l'acide folique, l'inositol, la niacine, l'acide p-aminobenzoique, la riboflavine, la thiamine, l'urée, etc... peuvent etre ajoutés éventuellement à l'hydroiysat en tant qu'agents nutritifs de croissance. Dans un mode de mise en oeuvre préféré, on développe un inoculum pour fermentation en discontinu en inoculant une boucle de cellules provenant d'une culture inclinée sur un milieu contenant environ 2,0% de glucose, 1,0% de peptone et 0,3% d'extrait de levure (appelé ci-après le milieu YPG). On incube ce milieu ainsi inoculé en l'agitant pendant 24 heures à 320C, après quoi on le transfère dans 900 ml d'un milieu YPG supplémentaire, on incube en agitant pendant 6 à 8 heures et on transfère dans une cuve de fermentation contenant 9 litres d'un milieu ID contenant 90 g/l de glucose, 7,65 g/l d'extrait de levure, 1,19 g/l de chlorure d'ammonium, 001 g/l de sulfate de magnésium, 0,05 g/l de chlorure de calcium et 0,2 mîiî de GE 60 AF, un agent antimousse commercialisé par General Electric Co. Les cellules sont multipliées dans des conditions aérobies à pH 6-7 en agitant à 1 000 tours/minute et avec un courant d'air de 1 vvm pendant 16 a 20 heures après quoi on recueille les cellules par centrafugation ou un moyen semblable et on en utilise la concentration désirée pour inoculer I'hydroy- sat. Les cellules peuvent être également multipliées à partir d'une culture en continu,auquel cas on sépare les cellules du produit d'éthanol extrait de la cuve de fermentation. Dans cette opération, les cellules récupérées sont reconcentrées et recyclées dans des conditions qui préservent l'état métabolique de la cellule, le volume dans la cuve de fermentation et la valeur constante de la concentration en cellules dans la cuve de fermentation La séparation des cellules du produit d'éthanol peut se faire par différents moyens comprenant la sédimentation par gravité, la centrifugation, l'ultrafiltration etc... De préférence, les cellules sont récupérées et recyclées en utilisant des doubles courants de décharge provenant de la cuve de fermentation. Par exemple, l'éthanol et les cellules de levure sont dosés dans un premier courant de décharge à un taux déterminé par un élément sensible dans la cuve de fermentation qui détermine si la concentration en cellules dépasse une limite supérieure désirée.Un second courant de décharge entraîne l'éthanol et les cellules de levure vers un recycleur de cellules comprenant une membrane appropriée, par exemple un filtre microporeux tel qu'utilisé en ultrafiltration, qui retient les cellules, mais laisse passer l'éthanol et le milieu non métabolisé, permettant ainsi de récupérer l'éthanol pratiquement exempt de cellules. La membrane permet une concentration continue des cellules à partir de laquelle les cellules peuvent être recyclées vers la cuve de fermentation, selon besoin, lorsque des courants d'hydrolysat préconditionné frais sont alimentés dans la cuve de fermentation. La description suivante illustre une fermentation en discontinu selon l'invention. Illustration d'un mode de mise en oeuvre préféré On a produit un hydrolysat acide ayant un pH de 0,5 environ, à partir de sciure de bois, par hydrolyse acide en présence de vapeur et d'acide sulfurique dans une zone de réac- -tion maintenue à une température comprise entre 190 et 2250C, sous une pression d'environ 14 à 28 kg/cm2. L'hydrolysat contenait environ 50,2 g/l de glucose, 8,9 g/l de furfural, 3,6 g/l d'hydroxyméthyl furfural, 6,5 g/l d' acide lévulinique, 9,7 g/l d'acide acétique et 4,8 g/l d'acide formique. On a partiellement neutralisé lthydrolysat avec une quantité suffisante d'hydroxyde d'ammonium à un pH voisin de 4 après quoi on a séparé le précipité et on a envoyé le courant partiellement neutralisé dans un extracteur à contre-courant où ii était soumis à un traitement à la-vapeur à une vitesse de 41/h pendant lequel traitement es matériaux entraînables à la vapeur comprenant le furfural étaient éliminés et recueillis. On a ajouté 14 g/l de CaO au matériau dthydrolysat extrait à la vapeur pour ajuster le pH vers 10,5, on a agité le mélange à la température ambiante et maintenu un pH de 10,5 pendant 1 heure environ, après quoi on a séparé le précipité formé. On a neutralisé lthydrolysat à un pH de l'ordre de 5,5 à 6,5 avec de 1,5 à 3,0 ml/l d'acide phosphorique et on a séparé le précipité résultant. On a alors concentré l'hydrolysat neutralisé à une concentration de glucose d'environ 100 g/l en chauffant à 350C sous un vide de 700 mm de Hg en utilisant un évaporateur en continu. Après refroidissement à la température ambiante, on a ajouté 0,1% d'urée à l'hydrolysat concentré qu'on a ensuite introduit dans la cuve de fermentation avec une quantité suffisante d'un inoculum préformé comprenant de la levure de boulanger multipliée dans des conditions aérobie sur des plaques d'agar en culture inclinée dans un milieu YPG pour obtenir une concentration en cellules sèches d'environ 3 à 3,5 % en poids On a fait fermenter le mélange dans des conditions anaérobiN pendant 1 heure 30 minutes à 2 heures, après quoi on a recueilli environ 50 g/l d'éthanol. On a récupéré les cellules de levure par centrifugation et transféré dans un autre lot de fermentation. On a obtenu des résultats satisfaisants dans le cas de plusieur transferts. L'invention ayant été décrite en détail, on comprendra que l'on peut procéder à des modifications sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Procédé de préconditionnement dthydrolysats acides provenant de matériaux lignocellulosiques contenant du glucose et des substances qui ont tendance à en inhiber la fermentation, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations qui consistent à : (1) soumettre l'hydrolysat acide à un traitement à la vapeur pour en séparer les substances entraînables à la vapeur (2) ajouter suffisamment d'oxyde de calcium à l'hy- drolysat extrait à la vapeur pour ajuster le pH entre 10 et 10,5 environ , maintenir le mélange à ce pH pendant 1 à 3 heures environ et séparer l'hydrolysat du précipité ainsi formé (3) ajouter des quantités suffisantes d'un acide minéral pour ajuster le pH de l'hydrolysat entre 5 et 7 environ; et (4) ajuster la concentration de lthydrolysat à une concentration en glucose de moins de 150 g/litre pour fournir une solution fermentable en alcool éthylique, à condition que lorsque cette concentration est supérieure à 50 g/litre, l'acide minéral utilisé dans ltopération (3) soit l'acide phosphorique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'hydrolysat acide fourni dans l'opération (1) a un pH compris entre 0,5 et 1,5 et provient de sciure de bois ou de papier journal. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'avant de soumettre l'hydrolysat à un traitement à la vapeur, l'hydrolysat est partiellement neutralisé à un pH voisin de 4 avec une quantité suffisante de carbonate de calcium ou d'hydroxyde d'ammonium et le précipité résultant en est séparé. 11. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'acide minéral utilisé dans l'opération (3) est l'acide phosphorique. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'hydrolysat est condentré dans l'opération (4) à une concentration en glucose dtau moins 100 litre, mais inférieure à 150 g/litre. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'hydrolysat acide est concentré en chauffant à environ 350C sous un vide de 700 à 750 mm de Hg. 7. Procédé de préconditionnement d'hydrolysats acides provenant de matériaux lignocellulosiques pour annuler les effets des substances tendant à inhiber la fermentation de ces matériaux, selon l'une quiconque d3 revendications 1, à 6, caractérisé en ce qutil comporte les opérations qui consistent a:: (1) fournir un hydrolysat acide comprenant du glucose, du furfural, de l'hydroxyméthylfurfural, de l'acide acétique et de l'acide formique, et ayant un pH compris entre 0,5 et 1,5 ; (2) neutraliser partiellement l'hydrolysat à un pH voisin de 4 avec une quantité suffisante d'hydroxyde d'ammonium ; (3) soumettre lThydrolysat partiellement neutralisé à un traitement à la vapeur pour éliminer une majeure partie du furfural et d'autres substances entraînables à la vapeur ; (4) ajouter à l'hydrolysat extrait à la vapeur une quantité suffisante d'oxyde de calcium pour ajuster le pH vers 10,5 et maintenir le pH à la température ambiante pendant environ 1 heure pour dégrader I'hydroxyméthyl furfural, et séparer l'hydrolysat du précipité ainsi formé ;; (5) ajuster le pH de lthydrolysat entre 5 et 7 avec une quantité suffisante d'acide phosphorique ; et (6) concentrer lthydrolysat à une concentration en glucose d'au moins environ 100 g/litre, main inférieure à 150 g/litre dans des conditions qui minimisent la dégradation du glucose, afin de fournir une solution fermentable en alcool éthylique. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'hydrolysat provient de sciure de bois ou de papier journal. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'hydrolysat est concentré dans l'opération (6) en chauffant à une température d'environ 350C sous un vide de 700 à 750 750 mm de Hg. 10. Hydrolysat acide fermentable, preconditionné, caractérisé en ce qu'il provient d'un matériau lignecellulesi- que et est soumis au procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 11. Procédé de production d'alcool éthylique à partir du glucose contenu dans un hydrolysat acide provenant de matériaux lignocellulosiques, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations qui consistent à : (1) préconditionner l'hydrolysat acide pour annuler 11 effet des substances tendant à en inhiber la fermentation, en soumettant l'hydrolysat au procédé selon la revendication 1; (2) inoculer lthydrolysat prcen9itionné avec un inoculum de levure développé à partir d'une souche qui est capable de se multiplier dans le milieu de fermentation de l'hydrolysat ; (3) permettre à l'hydrolysat inoculé de fermenter à un pH compris entre 5 et 7 pendant une période de temps suffisante pour transformer le glucose en alcool éthylique ; et (4) recueillir l'alcool éthylique à partir du milieu de fermentation. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la levure est une levure de boulanger. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que les cellules de levure sont récupérées à partir du mélange de fermentation et recyclées dans un autre milieu de fermentation. 14. Procédé de production d'alcool éthylique à partir du glucose contenu dans un hydrolysat acide provenant de matériaux lignocellulosiques, caractérisé en ce qu il comprend les opérations qui consistent à (1) fournir un hydrolysat acide contenant du glucose, du furfural et de lthydroxyméthyl furfural et ayant un pH de 0,5 à 1,5 environ ; (2) préconditionner l'hydrolysat pour annuler l'éf- fet des substances ayant tendance à en inhiber la fermentation en soumettant l'hydrolysat au procédé selon la revendicatinn 4 (3) inoculer lthydrolysat préconditionné avec un inoculum de levure développé à partir d'une souche qui est capable de se multiplier dans le milieu de fermentation de I'hy- drolysat ;; (4) permettre à l'hydrolysat inoculé de fermenter à un p de 5,5 à 7 pendant une période de temps suffisante pour transformer le glucose en alcool éthylique ; et (5) recueillir l'alcool éthylique à partir du milieu de fermentation. 15. Procédé selon la revendication 14,caractérisé en ce qu'il comprend les opérations qui consistent à ; (1) fournir un hydrolysat acide contenant du glucose, du furfural et de l'hydroxyméthyl furfural ; (2) préconditionner l'hydrolysat pour annuler l1ef- fet des substances tendant à en inhiber la fermentation, en soumettant lthydrolysat aux opérations selon lesquelles (a) on extrait à la vapeur le furfural et d'autres substances en traînables à la vapeur ; (b) on ajoute suffisamment d'oxyde de calcium à lthydrolysat axtrait à la vapeur, à la température ambiante, pour ajuster le pH vers 10,5et on maintient la solution à ce pH pendant une période de temps d'une heure environ, puis on sépare le précipité résultant d l'hydrolysat ; (c) on ajuste le pH de l'hydrolysat entre 5 et 7 avec de l1a- cide phosphorique et on sépare le précipité résultant ; (d) on ajuste la concentration de l'hydrolysat neutralisé à une concentration en glucose d'au moins 100 g/litre, mais inférieure à 150 g/litre ; (3) inoculer l'hydrolysat préconditionné avec un ino- cu-um de levure de boulanger comprenant de 0,7 à 7% environ en poids de cellules sèches par 100 g/litre de glucose dans l'hydrolysat ; (4) fermenter l'hydrolysat inoculé à un pH de 5 à 7 pendant 1 heure 30 minutes à 20 heures, pour transformer le glucose en des quantités pratiquement quantitatives d'alcool éthylique ; et (5) recueillir l'alcool éthylique à partir du mélange de fermentation. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'hydrolysat provient de papier journal ou de sciure de bois. 17. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'hydrolysat est ajusté à un ptd'environ 4 avec de l'hydroxyde d'ammonium avant l'opération de préconditionnement. 18. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'on ajoute de l'urée à l'hydrolysat avant l'opération d'inoculation. 19. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'inoculum ajouté dans l'opération (3) contient environ de 3 à 3,5% en poids sec de cellules de levure par 100 g/litre de glucose dans l'hydrolysat. 20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce quelea fermentation est totale en 2 à 3 heures environ. 21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 20, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations qui consistent à (1) introduire dans une cuve de fermentation un hydrolysat acide qui a été préconditionné pour annuler l'effet des substances tendant à en inhiber la fermentatiqn,par par le procé- dé selon la revendication 1, la cuve-de fermentation contenant une culture de levure préformée capable de se multiplier dans le milieu d'hydrolysat ; (2) maintenir pratiquement en continu la culture de levure dans la cuve de fermentation à une concentration d'environ 0,7 à 7% en poids sec de cellules par 100 g/litre de glucose dans la cuve de fermentation ; (3) permettre à l'hydrolysat de fermenter à un pH de 5 à 7 pendant une période de temps suffisante pour transformer le glucose en alcool éthylique ; ; (4) soutirer un courant d'alcool éthylique de la cuve de fermentation ; (5) séparer les cellules de levure du courant d'alcool éthylique ; (6) reconcentrer les cellules de levure et recycler les cellules concentrées dans la culture de levure maintenue dans la cuve de fermentation.