Brevet FR2574784A1 — publié le 19860620

La présente invention concerne un nouveau procédé d'extraction par solvant de butanediol 2-3 à partir de solutions aqueuses en contenant. Le butanediol 2-3 peut se trouver en solution aqueuse par exemple dans les jus provenant de la fermentation butanediolique. Un tel procédé d'obtention du butanediol 2-3 fait l'objet notamment de la demande de brevet n" 84 07710 qui couvre un procédé de fermentation aérobie d'un substrat par des souches de Bacillus Polymyxa dans lesquelles on utilise comme substrat du jus de topinambour n'ayant subi aucun traitement d'hydrolyse préalable. La difficulté de récupérer le butanediol 2-3 contenu dans des solutions aqueuses est due au fait qu'il y a un point d'ébullition élevé et une grande affinité pour l'eau, ainsi que, dans certains cas, à la présence de constituants solides dans la solution aqueuse. La demanderesse a mis au point un procédé simple et économique d'extraction du butadediol 2-3 à partir de solutions aqueuses en contenant, permettant de récupérer le butanediol 2-3 avec une excellente pureté. Le procédé d'extraction par solvant du butanediol 2-3 selon la présente invention est caractérisé par le fait que ledit solvant est un ester phosphorique ayant une température d'ébullition sensiblement plus élevée que celle du butanediol 2-3, très peu soluble dans l'eau et ne formant pas d'azéotrope avec le butanediol 2-3. Parmi les esters phosphoriques convenant pour le procédé de l'invention, on peut citer, de façon non limitative : le tributyl phosphate, le diéthyl phosphate, le triéthyl phosphate,le triisobutyle phosphate, le triisopropyl phosphate, le triphényl phosphate, le tripentyl phosphate. Un solvant particulièrement approprié pour des raisons économiques est le tributyl phosphate (T B P). On peut avantageusement ajouter un sel minéral, tel le carbonate de sodium ou le carbonate de potassium à la solution aqueuse de butanediol 2-3 avant l'extraction par solvant. Le présent procédé peut être mis en oeuvre de plusieurs façons tout en restant dans le cadre de la présente invention ; un des modes de réalisation possibles étant décrit plus en détails ci-dessous. (1) On fait subir à la solution aqueuse contenant le butanediol 2-3, par exemple un jus de fermentation butanediolique, une préconcentration afin d'augmenter la concentration du butanediol 2-3 dans le jus de fermentation de 3 à 6 fois. Cette préconcentration, effectuée par exemple par distillation, permet en outre de séparer des éventuels sous produits de la fermentation formant un azéotrope avec l'eau, tels l'acétone et l'éthanol (ces sous-produits peuvent éventuellement être valorisés). (2) On ajoute éventuellement un sel minéral au concentrat obtenu dans l'étape (1) ci-dessus, à raison de O à 100 g de Na2 CO3 et O à 400 g de K2 C03 par litre de concentrat, afin d'augmenter le coefficient de partage du butanediol 2-3 lors de l'extraction par solvant ultérieure. (3) On effectue sur le concentrat, éventuellement additionné de sel carbonaté, une extraction par un des solvants selon l'invention, par exemple le T B P. Cette extraction peut être effectuée sur une colonne d'extraction. On peut également opérer en plusieurs étages en utilisant au total environ 1 volume de solvant par volume de concentrat. Après avoir ajouté, au cours du premier étage, une fraction de T B P au concentrat, on peut éventuellement effectuer une centrifugation, ce qui permet en outre de clarifier le jus de fermentation qui contient des matières en suspension, notamment des bactéries. Cette centrifugation peut aussi bien être effectuée avant l'extraction par solvant et même avant la préconcentration. A chaque étage on sépare la phase organique de la phase aqueuse, cette dernière étant soumise à nouvelle extraction par solvant jusqu'à la fin de l'opération. Le sel carbonaté éventuellement présent reste dans la phase aqueuse après extraction. Les phases organiques sont réunies et sont distillées sous un vide assez poussé pour éviter la décomposition du solvant. Au début de la distillation on applique un vide primaire afin que la petité quantité de phase aqueuse dissoute dans la phase organique distille en tête. (Cette phase aquéuse ne contient pas de butanediol 2-3). On applique ensuite un vide plus poussé. On recueille alors le butanediol 2-3 en tête avec une excellente pureté. Le butanediol 2-3 obtenu selon le procédé de l'invention a une excellente pureté de l'ordre de 92 à 98 %. L' exemple suivant illustre l'invention sans la limiter. EXEMPLE La solution à traiter est un jus de fermentation butanediolique réalisée à l'aide de Bacillus Polymyxa à partir de glucose. La concentration du produit est de 34 g/l. On réalise successivement - une concentration dans une colonne à distiller sous un vide de 46 mm Hg à la température de 47" C. Le liquide distillé est exempt de butanediol mais contient 1,7 % en poids d'acétome. - un ajout de K2 C03 à raison de 400 g/l de concentrat. - trois extractions successives par le tributylphosphate. Au total on utilise 1,4 litre de solvant par litre de concentrat (en volume). Lors de la séparation des phases de la première extraction on clarifie le jus. Les matières en suspension représentent 1,5 % en poids du jus de départ. Le tableau ci-dessous résume les teneurs en butanediol 2,3 aux différentes étapes du process ainsi que les volumes et densités observés. (Butanediol 2,3] Pourcentage pondéral Jus de férmentation 3 33 % Jus concentré 12,69 % Concentrat + sel 9 20 % 3us épuisé 0,28 % Solvant au départ O Solvant enrichi 7,07 % On récupère dans le solvant environ 9O % du butanediol initialement dans le jus. Les 1G % perdus l'étant pour 1/3 dans le jus épuisé et pour 2/3 dans les bactéries séparées lors de la clarification. - une distillation qui est réalisée en 2 étapes: sous un vide de -40 mm Hg environ on distille la fraction aqueuse dissoute dans la phase organique et représentant de 3 à 4 % en volume de celle-ci. sous un vide de 1 à 2 mm Hg, on distille le butanediol 2,3 qui est obtenu en tête de colonne pour une température comprise entre 49 et 600 C. Au coeur de la fraction butanediolique la concentration pondérale du produit oscille entre 95 et 98 %. On récupère de 85 à 95 % du produit initialement dans la phase organique. REVENDICATIONS 1/ Procédé d'extraction par solvant du butanediol 2-3 à partir de solutions aqueuses en contenant caractérisé par le fait que ledit solvant est un ester phosphorique ayant une température d'ébui ition sensiblement plus élevée que celle du butanediol 2-3, très peu soluble dan l'eau et ne formant pas d'azéotrope avec le butanediol 2-3. 2/ Procédé selon la revendication 1 dans lequel on ajoute à ladite solution aqueuse contenant le butanediol 2-3 un sel minéral préalablement à l'extraction par solvant. 3/ Procédé selon la revendication 2 dans lequel ledit sel minéral est choisi parmi le carbonate de sodium et le carbonate de potassium. 4/ Procédé selon l'une des- revendications 1 à 3 dans lequel ledit ester phosphorique est le tributylphosphate. 5/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel ladite solution aqueuse contenant le butanediol 2-3 provient d'une fermentation butanediolique. 6/ Procédé selon la revendication 5 dans lequel ladite fermentation butanediolique est la fermentation aérobie du jus de topinambour par des souches de Bacillus Polymyxa.