Brevet FR2582014A1 — publié le 19861121

Procédé pour accélérer la fermentation de la biomasse, à base de matières cellulosiques. La présente invention a pour objet un procédé pour accélérer la fermentation de la biomasse, à base de matwerescellulosiques. Ledit procédé est par exemple avantageusement mis en oeuvre au cours du cycle de la culture du champignon, à différentes étapes de ce cycle. Il est bien connu de l'homme de l'art que le cycle de culture du champignon comprend notamment les étapes de fabrication du compost et celle d'ensemencement dudit compost. Le procédé selon l'invention intervient avantageusement au cours de ces deux étapes. Ll peut également être mis en oeuvre au cours de l'opération dite de gobetage. Cette opération consiste à recouvrir le compost ensemencé, réparti dans des sacs, par une couche de tourbe ou d'un mélange à base de tourbe. Le procédé selon l'invention peut également être utilisé au cours de la fabrication de terreaux organiques. Il permet une dégradation plus rapide de la cellulose et engendre donc une libération plus rapide de glucides, ce qui conduit à l'obtention de composts ou de terreaux, d'une part, de champignons d'autre part plus rapidement. Le gain de temps réalisé grâce à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention s'accompagne aussi d'un accroissement des rendements, ce qui sera exposé ci-après et apparaîtra clairement dans les exemples. Le problème de l'amélioration de la rentabilité desdits procédés de fabrication ou de culture, basés sur la dégradation de la biomasse a déjà été abordé, sous différents angles. On a notamment eu recourus à des procédés classiques d'apport d'éléments azotés, à des procédés d'ensemencements bactériens. A l'inverse de ces procédés selon l'art antérieur, le procédé selon l'invention ne modifie pas les processus naturels. Ledit procédé selon l'invention, pour accélérer la fermentation de la biomasse à base de matières cellulosiques, consiste à répartir au sein de ladite biomasse une faible quantité d'un mélange d'enzymes, à actions complémentaires, ledit mélange étant constitué d'au moins une hémi-cellulase et d'au moins une cellulase. Ledit procédé consiste donc en l'apport d'un mélange d'hémi-cellulases et de cellulases, à faible dose. Le choix des enzymes entrant dans la composition du mélange est dicté par la complémentarité d'action que doivent présenter leurs subfractions, notamment au cours de l'évolution de la biomasse. Cette complémentarité d'action doit s'exercer au cours de la fermentation ViS-2- vis des difC On peut citer comme dits paramètres : le pH, la température, le taux d'humidité, le temps, ... En vue de l'optimisation de cette complémentarité d'action des enzymes constituant le mélange, on utilisera un mélange contenant de préférence 2 à 10 Z en poids d'hémi-cellulase et de préférence ledit mélange d'enzymes à ajouter contiendra deux cellulases et une hémi-cellulase. Le procédé selon l'invention fait intervenir une faible quantité dudit mélange d'enzymes. Il convient toutefois, afin d'obtenir les avantages attendus par sa mise en oeuvre, de pouvoir assurer une bonne répartition dudit mélange au sein de la biomasse. La quantité minimale d'enzymes à utiliser peut donc être facilement déterminée par homme de l'art; il faut être en mesure d'en assurer une bonne répartition. Il convient -d'autre part de ne pas en ajouter une trop grande quantité, ce qui aurait pour conséquence d'augmenter le prix de revient du produit attendu -compost, terreau, champignon, ...et surtout de modifier les processus naturels mis en jeu. Une hydrolyse trop poussée déréglerait le mécanisme des réactions de fermentation. L'homme de l'art est à meme d'optimiser la quantité d'enzymes à utiliser lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. On indiquera qu'environ 100 à 250 g dudit mélange d'enzymes sont à répartir, par tonne de matière sèche. Selon une des formes préférées de l'invention, ledit mélange d'enzymes est constitué de la Rapidase C80, de la Maxazyme CL et de la Sumyzyme C8000. La Rapidase C est une hémi-cellulase. Il s'agit d'une préparation purifiée et concentrée d'enzymes pectolytiques, spécifiques de l'hydrolyse des matières pectiques. Elle est commercialisée par la Société Gist-Brocadès NV. L'indice 80 est relatif à son degré de concentration. La Maxazyme CL est une cellulase commercialisée par la Société Gist-Brocadès NV, la Sumyzyme C est une cellulase commercialisée par la Société Sumitomo Chemical Ltd. L'indice8000 est relatif à son action, exprimée en unités internationales par gramme de produit, une unité internationale étant la quantité d'enzymes qui libère en sucre réducteur l'équivalent d'une micromole de aluco- se par minute par un substrat cellulosique donné (ici : papier filtre). Des résultats particulièrement intéressants ont été obte nus avec un mélange contenant de 2 à 8 % de Rapidase C80, de 84 à 97 % de Maxazyme CL et de 1 à 8 % de Sumyzyme C8000 les pourcentages étant exprimés en poids. Le conditionnement du mélange d'enzymes à utiliser dans le procédé selon l'invention est important. Il doit permettre d'assurer une bonne répartition dudit mélange au sein de la biomasse et dans ce but, il est à optimiser en fonction de la biomasse-à traiter. Il a été surprenant de constater les avantages de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, notamment comme indiqué plus haut, au cours du cycle de la culture du champignon. La première étape dudit cycle est celle de la fabrication du compost. Le -compost est obtenu par fermentation d'un mélange principalement constitué de paille et de fumier. Ledit mélange est éventuellement plâtré. Un énorme tas de ce mélange est constitué, que l'on laisse fermenter en milieu aérobie. Il est régulièrement retourné, arrosé et additionné d'engrais. Au sein dudit tas, l'acti vité des bactéries thermophiles entrante une importante élévation de température, ladite température pouvant atteindre 850 C. Le compost est obtenu à un certain degré d'évolution dudit tas : la matière est devenue noire, elle contient environ 72 Z d'eau "intégrée", sent l'ammoniac... On procède ensuite à sa pasteurisation et à l'élimination de l'ammoniac qu'il renferme. L'obtention du compost prêt à l'ensemencement demande environ trois semaines. Si, conformément au procédé selon l'invention, on répartit initialement sur le tas de paille et fumier un mélange d'enzymes tel que caractérisé ci-dessus, on observe - que le compost est obtenu plus rapidement avec un gain de temps d'environ 1/3, - que l'on réalise une économie de matière sèche d'environ 25 à 30 %. Cette économie de matière sèche est principalement due au fait que la température au sein du tas ne s'élève guère, lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, au-delà de 70 à 750C. Il n'y a pas ou peu dans ces conditions de température de dégradation chimique de la matière, de combustion. On reste en régime d'hydrolyse. On a également observé que la mise en oeuvre du procédé selon l'invention impliquait un moindre pourcentage en perte de matière au niveau de la pasteurisation. L'intérêt de la mise en oeuvre dudit procédé est donc évident et peut être souligné par la précision suivante : on estime que la fabrication du compost intervient pour environ 20 Z dans le prix de revient du champignon. On insistera également sur le fait que la mise en oeuvre dudit procédé ntentralne aucun inconvénient. D'une part, le procédé classique de fabrication n'est en rien modifié, d'autre part, il n'y a aucun impératif d'utilisation supplémentaire pour le compost obtenu. Il est enfin évident que le procédé selon l'invention peut aussi être mis en oeuvre dans tous procédés de compostage, modifiés. Pour l'obtention des résultats positifs indiqués ci-dessus, une bonne répartition du mélange d'enzymes dans le tas de paille et fumier est nécessaire. Elle est réalisée par un conditionnement spécifique dudit mélange d'enzymes, notamment sous la forme d'une poudre mouillable. Le mélange d'enzymes peut également être disposé sur un support, qui en limite le caractère hygroscopique. Le procédé selon l'invention peut également intervenir, comme indiqué plus haut, au cours d'une autre étape du cycle de culture du champignon. Si, conformément audit procédé, on ajoute au compost au moment de l'ensemencement une faible quantité d'un mélange d'enzymes tel que caractérisé ci-dessus, on observe - que les champignons sont obtenus plus rapidement, - et/ou, avec un rendement plus élevé. Celui-ci a été régulièrement augmenté de 25 %. Pour une bonne répartition dudit mélange d'enzymes au sein du compost, on introduit notamment celui-ci sur supports amylacés ou protéiques. Des remoulages de blé ou de la farine de manioc peuvent être utilisés comme supports amylacés, de la farine de soja ou de plumes de poulets déshydratées comme supports protéiques. Lesdits supports ont l'avantage sur des supports inertes tel que le talc de pouvoir être consommés par le mycellium. Le procédé selon l'invention, utilisé notamment lors des deux étapes ci-dessus, permet d'accroître considérablement le nombre de cycles de culture par an. Comme indiqué, il peut aussi etre avantageusement mis en oeuvre au cours de l'étape de gobetage. L'apport du mélange d'enzymes selon l'invention semble avoir un réel effet catalytique sur la dégradation de la cellulose, tout au long de ladite dégradation. Des glucides, directement consommables par les bactéries ou le mycellium sont libérés plus rapidement. Le travail desdites bactéries ou dudit mycellium serait en quelque sorte maché. Cette libération de glucides n'est toutefois pas brutale -elle entrainerait alors l'apparition de compétiteurs- elle est répartie dans le temps et ceci grâce à la complémentarité d'action des éléments constituant ledit mélange d'enzymes. Ledit effet "catalytique" du mélange d'enzymes selon l'invention sera donc avantageusement utilisé dans tout procédé impliquant la dégradation de la cellulose, notamment dans les procédés de fabrication de terreaux organiques. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois la limiter. EXEMPLE 1 Le procédé selon l'invention est mis en oeuvre pour la fabrication de compost, avec un mélange d'enzymes de formulation Fl. 100 g dudit mélange sont obtenus à partir de - 4 g de Rapidase C80 - 94 g de Maxazyme CL - 2 g de Sumyzyme C8000. Ledit mélange est conditionné sous forme d'une poudre mouillable. On a noté que son utilisation permettait l'obtention de composts en 2 semaines, au lieu de au moins 23 jours selon le procédé classique. Lesdits composts sont obtenus plus rapidement mais avec les mêmes caractéristiques physico-chimiques et lors de leur utilisation conduisent aux mêmes rendements de production. On a réalisé l'expérience suivante, en menant l'opération de compostage, "parallèlement" sur deux tas de paille et fumier A et B, de composition similaire. Le tas A sert de témoin. Sur le tas B, on a réparti le mélange selon l'invention, conditionné sous forme d'une poudre mouillable, à raison de 150 g d'enzymes par tonne de matière sèche. L'opération de compostage nécessite 25 jours pour le tas A, 18 jours seulement pour le tas B. On peut schématiser, comme indiqué ci-dessous, le déroulement dans le temps des opérations de compostage des deux tas A et B. -25 -18 -6 0 J (jours) E Compostage tas A N - ---------) E M Compostage tas B E N C E Pasteurisatiol M i E t as A 7 N tas B T Au cours desdites opérations, l'évolution de la masse des deux tas A et B a été suivie. Les résultats sont indiqués dans le tableau ci-dessous TABLEAU I Evolution de la masse de matières en cours de compostage Début Avant Après Jours compostage Pasteurisation Pasteurisation Tas \ (J = -25)l(J = -18) (J= -6) (J = o) l . A (51 m3) ≈ 19,03 t 15,45 t 11,765 t (54 m3) n i 11,460 t 29,02 t 26,00 t Il apparat clairement dans le tableau ci-dessus que la mise en oeuvre du procédé selon l'invention au cours de l'étape de compostage permet une économie considérable de matière sèche. L'élévation moindre de la température telle qu'indiquée ci-dessus explique sans doute ce résultat. On note également que le pourcentage de perte en pasteurisation est fortement diminué. Ledit pourcentage est de 18,8 % pour le tas témoin (A). Il est limité à 10,4 % pour le tas B, sur lequel, conformément à l'invention, on a réparti le mélange d'enzymes. EXEMPLE 2 Le procédé selon l'invention est mis en oeuvre au "lardage". L'homme de l'art entend par "lardage" l'étape d'ensemencement du compost par le mycellium. 155 kg de compost, obtenu apres pasteurisation sont lardés à 1 %. On ajoute éventuellement au compost une supplémentation (Farine de plumes de poulets). On remplit 5 sacs à raison de 30 kg par sac. Lesdits sacs suivent alors en cave le cycle de culture normal. La cueillette est faite avec ou sans supplémentation, avec ou sans intervention du procédé selon l'invention (5 répétitions par lots). Il est ici mis en oeuvre avec un mélange d'enzymes de formulation F2. 100 g dudit mélange sont obtenus à partir de - 5 g de Rapidase C80 - 90 g de Maxazyme CL -5 g de Sumyzyme C8000 Ledit mélange est disposé sur supports amylacés (remoulages), répartis au sein du compost, à raison de 40 g/tonne de compost. On a indiqué dans le tableau ci-après les rendements de cueillette, en kilogrammes de champignons par tonne de compost. Les résultats indiqués sont des résultats cumulés. TABLEAU II Rendements en kg de champignons par tonne de compost Compost avec Témoin Compost avec supplémenté amy- Delai de cueillette non supplémenté lacé (0,5 amy lacé (0,5 %) + lenzymes (40g/t) 1 semaine 78 31 127 2 semaines 135 157 194 3 semaines 163 173 204 4 semaines 199 214 238 5 semaines 211 237 265 6 semaines 233 252 270 Il apparaît clairement que la mise en oeuvre du procédé selon l'invention permet d'obtenir les champignons plus rapidement et en plus grande quantité. La même quantité (environ 235 kg) est obtenue 2 semaines plus tôt. L'homme de l'art notera que les résultats obtenus au cours de cet essai sont très bons, notamment pour le lot témoin (23 %). Les chiffres habituels sont plutôt de 17, 18 à 20 Z. La Demanderesse indique ci-dessous les résultats d'un autre essai, réalisé dans de moins bonnes conditions mais qui sont plus proches de la pratique courante. Ces résultats révèlent des différences de rendements de production encore plus importantes. Aucune supplémentation n'est ajoutée au compost. TABLEAU III Rendements en kg de champignons par tonne de composts Délai de cueillette Compost Compost avec en- Compost avec en Témoin zymes (40g/t) sur zymes (40g/t) sur talc (support supports amylacés inerte) (remoulages) 4 semaines 154 196 204 6 semaines 198 252 259 REVENDICATIONS 1. Procédé pour accélérer la fermentation de la biomasse, à base de matières cellulosiques, caractérisé en ce qu'il consiste à répartir au sein de ladite biomasse une faible quantité d'un mélange d'enzymes, àactions complémentaires, ledit mélange étant constitué d'au moins une hémi-cellulase et d'au moins une cellulase. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit mélange d'enzymes contient de 2 à 10 Z en poids d'hémi-cellulase et de 90 à 98 Z en poids de cellulase. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que 100 à 250 g dudit mélange d'enzymes sont répartis par tonne de matière sèche. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit mélange d'enzymes comprend une hémicellulase et deux cellulases. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit mélange d'enzymes a pour constituants : la Rapidase C80, la Maxazyme CL et la Sumyzyme C8000. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit mélange d'enzymes contient en poids, de 2 à 8 Z de Rapidase C80, de 84 à 97 Z de Maxazyme CL et de 1 à 8 Z de Sumyzyme C8000. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la biomasse est à base d'un mélange de paille et de fumier. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisée en ce que la biomasse contient en outre des sels minéraux et organiques, des adjuvants azotés. 9. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le mélange d'enzymes à répartir est conditionné sous forme d'une poudre mouillable ou disposé sur un support. 10. Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, pour la fabrication de compost. 11. Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 pour la fabrication de terreau organique. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la biomasse est un compost destiné à la culture des champignons. 13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le mélange d'enzymes à répartir est disposé sur un support amylacé ou protéique.