Brevet FR3075202A1 — publié le 20190621

PROCEDE DE TRAITEMENT DE BIOMASSE LIGNO-CELLULOSIQUE Domaine de ('invention L'invention concerne un procede de traitement de biomasse lignocellulosique pour produire des jus sucres dits de seconde generation (2G). Ces jus sucres peuvent etre utilises pour produire d'autres produits par voie biochimique (ex : des alcools comme ('ethanol, le butanol ou d'autres molecules, par exemple des solvants tels que ('acetone etc...). Ce proc6d6 comporte generalement trois etapes qui sont la preparation de liqueur, ('impregnation de la biomasse et le pretraitement de la biomasse impregnee, par exemple par cuisson, eventuellement suivie par une explosion a la vapeur. L'invention s'interesse plus particulierement aux deux premieres etapes du procede. Art anterieur La biomasse lignocellulosique represente une des ressources renouvelables les plus abondantes sur terre. Les substrats consideres sont tres varies, ils concernent a la fois des substrats ligneux comme differents bois (feuillus et resineux), des coproduits issus de ('agriculture (pailles de bI6, pailles de riz, rafles de mais, etc...) ou d'autres industries agroalimentaires, papetieres, etc... Le procede de transformation biochimique de la lignocellulosique en jus sucres 2G comprend notamment une etape de pretraitement et une etape d'hydrolyse enzymatique par un cocktail enzymatique. Ces procedes comportent aussi le plus souvent une etape d'impr6gnation avant le pretraitement. Les jus sucres issus de l'hydrolyse sont ensuite traites, par exemple par fermentation, et le procede comprend egalement des etapes de separation et/ou une etape de purification du produit final. La biomasse lignocellulosique est composee de trois principaux polymeres : la cellulose (35 a 50%), qui est un polysaccharide essentiellement constitue d'hexoses ; l'hemicellulose (20 a 30%), qui est un polysaccharide essentiellement constitue de pentoses ; et Ia lignine (15 a 25%), qui est un polymere de structure complexe et de haut poids moleculaire, compose d'alcools aromatiques relies par des liaisons ether. Ces differentes molecules sont responsables des proprietes intrinseques de Ia paroi vegetale et s'organisent en un enchevetrement complexe. Parmi les trois polymeres de base qui integrent la biomasse lignocellulosique, la cellulose et l'hemicellulose sont ceux qui permettent la production de jus sucres 2G. Le plus souvent, l'hemicellulose est majoritairement decomposee en sucre durant le pretraitement et la cellulose est convertie en glucose par l'hydrolyse enzymatique. Toutefois, l'acces a la cellulose brute reste difficilement accessibles aux enzymes, d'o0 la necessite d'un pretraitement. Ce pretraitement 2 permet de modifier les proprietes physico-chimiques de la lignocellulosique afin d'ameliorer l'accessibilite de la cellulose aux enzymes et sa reactivite a ('hydrolyse enzymatique. De nombreuses technologies interessant ('invention pour realiser ce pretraitement existent, qui seront ci-apres regroupes sous le terme generique de > : cuissons acides, cuissons alcalines, 5 explosion a la vapeur, procedes dits « organosolv pulping >> selon le terme anglais connu (ou traitement avec organo-solvent en francais), . Ce dernier procede concerne un pretraitement en presence d'un ou plusieurs solvants organiques et generalement d'eau. Le solvant peut etre un alcool (ethanol), un acide type acide acetique, acide formique, ou encore ('acetone. Les procedes organosolv pulping >> conduisent a une solubilisation au moins partielle de la lignine, une 10 solubilisation partielle des hemicelluloses. On a alors deux flux en sortie : le substrat pretraite avec cellulose, hemicellulose et lignine residuels et la phase solvant qui contient la ligne solubilisee et une partie des hemicellulose. II y a generalement une etape de r6g6n6ration du solvant qui permet d'extraire un flux de lignine. Certains traitements « organosolv pulping ,> (notamment avec de ('ethanol) sont couples avec l'ajout d'un acide fort (du type H2SO4). On peut envisager egalement 15 d'avoir une mise en contact de la biomasse avec le solvant via un reacteur d'impregnation avant la phase de cuisson ou d'avoir une mise en contact de la biomasse avec le catalyseur acide avant d'effectuer une cuisson « organosolv pulping >>. Differentes configurations sont reportees par exemple dans le document "Production of bioethanol from lignocellulosic materials via the biochemical pathway: A review >>, M. Balat, Energy Conversion 20 and Management 52 (2011) 858-875, ou encore dans le document >, N. Sarkar, S. Kumar Ghosh, S. Bannerjee, K. Aikat, Renwable Energy 37 (2012) 19-27. Un des pretraitements le plus efficace est l'explosion a la vapeur en condition acide, qui permet une hydrolyse presque totale de l'hemicellulose et une amelioration importante de l'accessibilite et la 25 reactivite de la cellulose aux enzymes. Ce pretraitement peut etre precede d'autre(s) traitement(s). Les brevets US-8057639 et US-8512512 proposent un procede comprenant une premiere etape d'hydrolyse de l'hemicellulose en sucres C5 dans des conditions douces les preservant ainsi de leur degradation. Cette etape est realisee dans un premier reacteur sous une pression de 1.5 bar ou plus par injection de vapeur, a une temperature de 110°C ou plus, et eventuellement en presence d'acide 30 faible. Apres cette etape, un lavage est realise pour extraire et recuperer les jus de sucres C5 avant d'envoyer la biomasse restante, enrichie en cellulose et lignine, dans une seconde etape (second reacteur) ou a lieu l'explosion a la vapeur. Ce second reacteur opere a une pression plus elevee que le premier reacteur avec une injection de vapeur a pression elevee qui provoque une détente brutale de la biomasse (explosion a la vapeur). 3 La demande de brevet WO-2013/141776 decrit, dans le domaine papetier, un procede d'impregnation dans un reacteur (impregnateur) vertical contenant de la liqueur basique d'impregnation, definissant ainsi une premiere zone dans laquelle ('impregnation est effectuee. La matiere lignocellulosique est recue en bas de l'impregnateur, elle est transferee vers le haut de l'impregnateur au moyen de deux 5 vis de transfert. Lors de son transfert dans la seconde zone de l'impregnateur situee au-dessus du niveau du liquide, la biomasse s'egoutte et le liquide retombe dans la premiere zone. Dans cette configuration, le niveau de liquide est controle par l'apport de liqueur basique. L'invention a pour but d'ameliorer le procede d'impregnation et l'outillage adapte decrits dans la demande WO-2013/141776 precitee. 10 L'invention vise notamment a ameliorer la qualite de ('impregnation de la biomasse avec une liqueur catalytique. Accessoirement, l'invention cherche a rendre le procede et l'outillage d'impregnation plus simples a mettre en ceuvre et/ou moins consommateurs en fluide. Résumé de l'invention 15 L'invention a tout d'abord pour objet un procede de traitement d'une biomasse lignocellulosique, ledit procede comprenant les etapes suivantes : a. Pr6paration d'une liqueur d'impregnation contenant un catalyseur chimique destine a ('impregnation de la biomasse, choisi parmi un catalyseur acide, un catalyseur basique et un catalyseur oxydant, de preference un catalyseur acide 20 b. Introduction de la biomasse broyee par une entrée d'un reacteur d'impregnation, ladite entree 6tant situee dans une premiere zone d'impr6gnation dudit reacteur d'impregnation qui comprend deux zones superposees , ladite premiere zone d'impregnation et une deuxieme zone dite d'egouttage au-dessus de la zone d'impregnation 25 c. Introduction de la liqueur par une premiere entrée de liqueur situee dans ladite premiere zone d'impregnation du reacteur, L'invention se caract6rise en que le proc6d6 comprend egalement l'etape suivante : d. Introduction de ladite liqueur dans ledit reacteur par une deuxieme entrée de liqueur dans une autre zone du reacteur situee en dessous de ('entree de la biomasse situee 30 dans la premiere zone d'impregnation. 4 L'invention propose donc d'injecter dans le reacteur d'impregnation la liqueur catalytique non seulement dans la zone d'impregnation du reacteur, ce qui est conventionnel, mais aussi sous la zone d'impregnation, en dessous du point d'injection de la biomasse dans le reacteur. Cette zone est generalement consideree comme une zone > ou > du reacteur, puisque la biomasse 5 introduite dans la premiere zone d'impregnation va etre amenee a la zone d'egouttage, au-dessus de la zone d'impregnation, ce mouvement ascendant etant provoque par des moyens de transport dans le reacteur du type vis de transport par exemple. Cette zone, generalement de faible hauteur par rapport aux deux autres et qui se trouve en dessous de la premiere zone d'impregnation, correspond au fond du reacteur, generalement dispose selon la verticale ou ('oblique, fond par lequel est(sont) introduite(s) 10 dans le reacteur la ou les vis de transport dont le mouvement est actionne par un moteur Injecter de la liqueur dans cette zone allait a rencontre des habitudes puisque peu/pas de biomasse sejourne dans cette zone, et s'il etait envisage d'injecter un fluide dans cette zone, ce n'etait eventuellement que de l'eau destinee, dans le cas de l'utilisation de vis de transport dans le reacteur, a lubrifier les vis, dans un but essentiellement mecanique donc. 15 Or, it s'est avere, de maniere surprenante, qu'injecter de la liqueur catalytique dans cette zone, sous le point d'injection de la biomasse dans le reacteur, etait particulierement benefique au procede d'impregnation. II a en effet ete prouve, de fawn indirecte, par la mesure comparee des rendements a ('issue du pretraitement par explosion a la vapeur suivant le traitement par impregnation, que ('impregnation de la biomasse etait mieux realisee, a consommation en catalyseur egale (c'est-a-dire 20 sans surconsommer de liqueur catalytique, mais en l'injectant en deux zones differentes du reacteur au lieu d'une). Les raisons de cette meilleure impregnation pourraient etre multiples : la liqueur injectee sous le point d'injection de la biomasse pourrait permettre de mieux traiter la biomasse juste dans sa zone d'injection. En effet, pour injecter la biomasse, on peut usuellement recourir a une vis d'alimentation 25 qui vient comprimer et amener la biomasse dans le reacteur, un bouchon de biomasse se formant en partie avale de la vis qui vient empecher toute remontee de liquide vers l'amont de la vis. Et ce bouchon, quand tl penetre dans le reacteur, va s'ouvrir, notamment de fawn mecanique par l'utilisation d'un piston qui vient, dans le reacteur, a la rencontre du bouchon en question. Injecter de la liqueur juste sous la zone ou ce bouchon de biomasse vient s'eclater parait extremement propice a 30 une impregnation par le catalyseur plus de la biomasse dans son cheminement dans le reacteur, donc a une impregnation meilleure, plus complete, a temps de sejour identique dans le reacteur. En outre, on a pu constater que la liqueur ainsi injectee remplace parfaitement une eventuelle eau de lavage pour lubrifier les moyens de transport de la biomasse dans le reacteur, du type vis. D'autres avantages decoulent de ('invention : On ne consomme pas plus de catalyseur pour un meilleur resultat. On vient simplifier l'outillage, puisqu'au lieu de prevoir une amenee d'eau 5 independante en bas de reacteur, on vient prelever de la liqueur depuis sa zone de preparation. Limiter l'ajout d'eau dans le reacteur est egalement avantageux pour limiter l'effet de dilution de la liqueur catalytique dans le reacteur, pour limiter le besoin eventuel, donc, de reajuster le taux de catalyseur de la liqueur par exemple. 5 Avantageusement, et comme precedemment evoque, la biomasse est transportee de la premiere zone d'impregnation a la deuxieme zone d'egouttage par des moyens de transport du type une ou des vis de transport. La biomasse s'impregne de liqueur dans la premiere zone et s'egoutte dans la deuxieme zone. La vis de transport de la zone d'egouttage peut etre entouree d'une grille par les orifices desquels s'ecoule le liquide en exces. 10 Avantageusement encore, ('introduction de la biomasse dans la premiere zone d'impregnation du reacteur est effectuee par un moyen d'alimentation creant un bouchon de biomasse empechant la remontee de liquide depuis ladite premiere zone dans ledit moyen d'alimentation, ledit moyen d'alimentation etant notamment une vis d'alimentation. Selon ('invention, on va donc injecter la liqueur provenant de la meme zone de preparation en deux 15 points, et on va pouvoir, a consommation de liqueur donnee, doser la proportion de liqueur injectee dans la zone d'impregnation par rapport a celle injectee sous le point d'injection de la biomasse : de preference, 80 a 98%, notamment 85 a 90%, (en volume) de la liqueur introduite dans le reacteur d'impregnation est introduite par la premiere entrée de liqueur, et le complement a 100% de la liqueur introduite dans le reacteur est introduite par la deuxieme entrée de liqueur. On injecte donc la plus 20 grande partie de la liqueur dans sa zone conventionnelle, > jusqu'a 20% de cette quantite pour l'injecter en fond de reacteur. L'introduction de liqueur par la premiere entrée de liqueur et/ou par la deuxieme entrée de liqueur peut se faire de fawn continue ou discontinue. De preference, l'autre zone du reacteur dans laquelle est situee la deuxieme entrée de liqueur est une 25 zone inactive situee dans le fond du reacteur dispose sensiblement a la verticale ou a ('oblique par rapport a la verticale. Selon un mode de realisation prefere, la liqueur utilisee est une liqueur a catalyse acide, et on *le le pH de la liqueur entre 0,1 et 4, notamment entre 0,3 et 2. Comme acide, on peut par exemple utiliser au moins un acide choisi parmi l'acide sulfurique, l'acide 30 chlorhydrique, l'acide nitrique, l'acide oxalique. Leur teneur, en phase aqueuse, est de preference comprise entre 0,2 et 8% poids. 6 L'invention a egalement pour objet un procede de traitement en continu d'une biomasse lignocellulosique, comprenant les etapes precedemment decrites, et qui se poursuit, en continu ou non, en comprenant les etapes suivantes : e. Transfert de la biomasse impr6gn6e et egouttee depuis la sortie du reacteur 5 d'impregnation vers un reacteur de cuisson, eventuellement couplee a une explosion a la vapeur f. Pretraitement de ladite biomasse dans ledit reacteur g. Hydrolyse enzymatique de la biomasse pretraitee h. Fermentation alcoolique du moOt d'hydrolyse enzymatique obtenu a partir de la 10 biomasse pretraitee. L'invention a egalement pour objet une installation de traitement d'une biomasse lignocellulosique, comprenant : - Une zone de preparation d'une liqueur d'impregnation contenant un catalyseur chimique pour ('impregnation de la biomasse, notamment un catalyseur acide, basique ou oxydant, et de 15 pr6f6rence acide et munie d'une sortie de liqueur - Un reacteur d'impregnation comprenant une premiere zone d'impr6gnation munie d'une entree de biomasse et une deuxieme zone superposee a la premiere, dite zone d'egouttage, et munie d'une sortie de biomasse - Un moyen d'alimentation en biomasse broy6e du reacteur d'impr6gnation par ('entree de 20 biomasse du reacteur situee dans la premiere zone d'impr6gnation - Un premier moyen d'alimentation en liqueur d'impregnation du reacteur reliant une sortie en liqueur de la zone de preparation de la liqueur a une premiere entree de liqueur dans la premiere zone d'impregnation du reacteur, telle que ('installation comprend egalement : 25 - Un deuxieme moyen d'alimentation en liqueur d'impregnation du reacteur reliant une sortie en liqueur de la zone de preparation de la liqueur a une deuxieme entrée de liqueur dans une zone du reacteur situee en dessous de ('entree de la biomasse de la premiere zone d'impregnation. Cette installation permet de mettre en ceuvre le procede decrit precedemment, en prevoyant les 30 moyens pour introduire dans un deuxieme point du reacteur d'impregnation la liqueur catalytique. 7 A noter que l'invention inclut aussi ('injection de liqueur catalytique dans le reacteur d'impregnation en plus de deux points d'injection, par exemple par trois ou quatre entrées distinctes dans le reacteur, dont au moins une, par exemple deux, dans la zone d'impregnation et au moins une, par exemple une ou deux, sous le point d'injection de la biomasse 5 L'installation selon l'invention utilise de preference un reacteur d'impregnation d'orientation verticale ou oblique par rapport a la verticale, la biomasse effectuant un mouvement ascendant depuis la premiere zone d'impregnation vers la deuxieme zone d'egouttage par une ou des vis de transport disposees dans le reacteur dans lesdites zones. La zone de preparation de la liqueur d'impregnation peut etre une cuve, ou un melangeur statique ou 10 un melangeur dynamique ou tout autre moyen permettant de melanger un solvant (par exemple de l'eau) et le catalyseur (par exemple un acide du type H2SO4 dans le cas d'une liqueur acide). Selon un premier mode de realisation, le premier et le deuxieme moyens d'alimentation en liqueur comprennent une portion de conduite commune reliee a une meme sortie de liqueur de la zone de pr6paration de la liqueur : on vient faire une derivation sur la conduite d'amen6e de la liqueur vers la 15 zone d'impregnation du reacteur. Selon un autre mode de realisation, le premier et le deuxieme moyens d'alimentation en liqueur sont relies chacun a une sortie distincte de la zone de preparation de la liqueur : on utilise alors une conduite completement distincte pour acheminer la liqueur depuis une autre sortie vers la deuxieme entrée de liqueur du reacteur. 20 Comme déjà evoque, le moyen d'alimentation en biomasse est concu de preference pour creer un bouchon de biomasse empechant la remontee de liquide depuis ladite premiere zone dans ledit moyen d'alimentation, ledit moyen d'alimentation etant notamment une vis d'alimentation. L'installation selon l'invention peut aussi comprendre egalement un reacteur de pretraitement de la biomasse obtenue en sortie du reacteur d'impregnation, un reacteur d'hydrolyse enzymatique et un 25 reacteur de fermentation alcoolique, ('ensemble des reacteurs, ou au moins deux d'entre eux, etant montes en serie. L'invention a egalement pour objet ('utilisation du procede ou de ('installation precedemment decrits pour le traitement de biomasses du type bois, paille, residus agricoles, et toutes cultures energetiques dediees, notamment des plantes annuelles ou pluriannuelles telles que le miscanthus vue de produire 30 des sucres, des biocarburants ou des molecules bio-sourcees. De facon plus generale, la biomasse lignocellulosique, ou materiaux lignocellulosiques employes dans le procede selon l'invention est obtenue par exemple a partir de bois (feuillus et resineux), brut ou traite, de sous-produits de ('agriculture tels que la paille, de fibres de plantes, de cultures forestieres, de residus de plantes alcooligenes, sucrieres et cerealieres, de residus de l'industrie papetiere, de biomasse marine (par 8 exemple macroalgues cellulosiques) ou de produits de transformations de materiaux cellulosiques ou lignocellulosiques. Les materiaux lignocellulosiques peuvent egalement etre des biopolymeres et sont preferentiellement riches en cellulose. Preferentiellement, la biomasse lignocellulosique utilisee est du bois, de la paille de ble, de la pulpe de 5 bois, du miscanthus, de la paille de riz ou des tiges de mais. Description detainee L'invention sera ci-apres detainee a l'aide d'exemples non limitatifs illustres par les figures suivantes : - Figure 1 : une representation schematique d'un outillage d'impregnation de biomasse par une liqueur selon l'art anterieur ; 10 - Figure 2 : une representation synoptique, de type schema-bloc, de l'outillage et du procede d'impregnation mis en ceuvre dans ('invention ; - Figure 3 : une representation synoptique, de type schema-bloc, de l'outillage et du procede complet depuis ('impregnation de la biomasse comme represents a la figure 2 jusqu'a la conversion de la biomasse en ethanol en continu. 15 Description des figures 1 a 3 a partir des references suivantes, les memes references correspondant aux memes composants / fluides / produits sur ('ensemble des figures : - 1 : Entr6e d'eau dans la cuve de preparation de la liqueur - 2 : Entrée d'acide dans la cuve de preparation de la liqueur 20 - 3 : Outil (cuve) de preparation de la liqueur - 4 : Liqueur acide - 4a : Liqueur acide vers outil (reacteur) d'impregnation (injection par la zone d'impregnation) - 4b : Liqueur acide vers outil (reacteur) d'impregnation (injection en fond pour lubrification des vis de convoyage) 25 - 5 : Outil (reacteur) d'impregnation - 5a : Zone d'impr6gnation du reacteur d'impr6gnation - 5b : Zone d'egouttage du reacteur d'impregnation - 5c : Vis de transport de la biomasse dans le reacteur d'impregnation - 5d : zone du reacteur d'impregnation situee sous la zone 5a d'impregnation (sous le point 30 d'entree de la biomasse 6b dans le reacteur 5 par la vis d'alimentation 6a) - 6 : Biomasse broyee - 6a : Vis conique d'alimentation en biomasse du reacteur d'impregnation - 6b : bouchon d'etancheite de biomasse dans la vis d'alimentation 6a - 7 : Biomasse impregnée et egouttee 9 - 8 : Vis (ou en anglais) de l'outil de pretraitement - 9 : Outil (reacteur d'explosion) de pretraitement - 10 : Pressat de la vis 8 de l'outil de pretraitement - 11 : Injection de vapeur pour le pretraitement 5 - 12 : Biomasse pretraitee et vapeur - 13 : Outil (cyclone) de separation vapeur et biomasse pretraitee - 14 : Vapeur vers condensation - 15 : Biomasse pretraitee - 16 : Hydrolyse enzymatique 10 - 17 : MoOt d'hydrolyse enzymatique contenant des sucres - 18 : Fermentation alcoolique (ethanolique) - 19 : Vin de fermentation contenant de ('ethanol (alcool) - 20 : Distillation - 21 : Alcool concentre 15 - 22 : Vinasses brutes La figure 1 est une representation schematique d'un outillage d'impregnation de biomasse par une liqueur selon l'art anterieur, elle n'est donc pas necessairement a l'echelle et ne represente pas tous les composants de ('outillage, mais seulement ceux interessant plus particulierement la description de l'invention. 20 Le proc6d6 selon l'invention est un procede de traitement d'une biomasse lignocellulosique avant hydrolyse enzymatique. II s'insere dans les procedes visant a produire des sucres de deuxieme generation a partir desquels de nombreuses voies biochimiques permettent d'obtenir des molecules oxygenees (par exemple des alcools comme ethanol, butanol...). Ainsi les exemples suivants concernent un procede integre d'impregnation acide suivi, en continu ou 25 non, d'un pretraitement par explosion a la vapeur, avec eventuellement un recyclage de la liqueur acide d'impr6gnation. Ce procede est compatible avec les procedes de production de sucres 2G (c'est-a-dire obtenus a partir de biomasse lignocellulosique) ou plus largement de molecules bio-sourcees (c'est-a-dire a partir de substrats naturels ou derives de substrats naturels). 30 La biomasse et la zone de transfert Selon les biomasses (pailles, bois, etc...), une etape de broyage est necessaire pour avoir une granulometrie compatible avec les moyens technologiques et les conditions operatoires des etapes. Pour cela, un simple dechiquetage peut etre suffisant mais un broyage avec ou sans affinage peut etre requis. 10 De fawn generale, la biomasse broyee 6 presente une taille de particule (la plus grande taille) d'au plus 300 mm. Le plus souvent, le broyage des pailles se fait avec des grilles de 5 a 100 mm et le bois est dechiquete en plaquettes parallelepipediques avec une longueur comprise entre 20 et 160 mm, une largeur comprise entre 10 et 100 mm et une epaisseur comprise entre 2 et 20 mm. 5 La biomasse broyee 6 est amenee a la premiere zone d'impr6gnation 5a du reacteur d'impr6gnation via une vis d'alimentation conique 6a dans laquelle un bouchon 6b hermetique de biomasse empeche la remontee de liquide de ladite zone 5a dans la vis 6a, juste avant ('entree dans la premiere zone d'impregnation. Cette vis conique de compression peut comprendre un carenage sous forme d'une grille perforee. Elle presente une partie de forme conique, ladite partie conique etant reliee en partie 10 inferieure de la premiere zone d'impregnation 5a du reacteur. Cette vis 6a assure ainsi une double fonction : d'une part, ('introduction de la biomasse de fawn continue dans le reacteur d'impregnation, et d'autre part la formation d'un bouchon pour faire l'etancheite et empecher les fuites de liqueur depuis le reacteur d'impregnation vers la vis et l'amont de la vis. L'etape d'impregnation 15 L'impregnation est realisee sous pression atmospherique et a une temperature de 10-95°C. Le temps de sejour de la biomasse dans le reacteur d'impregnation 5 est habituellement de 20secondes a 60 mn, de preference d'au moins 30 secondes, de preference d'au moins 1 mn, de preference d'au plus 45mn, et le plus souvent entre 1 et 35mn. De preference, elle est effectuee dans un seul reacteur. Le reacteur d'impregnation 5 (ou impregnateur) est de forme tubulaire et d'orientation verticale ou 20 inclinee avec un angle inferieur a 60° par rapport a la verticale. II est dans les exemples vertical. Ce reacteur comporte deux zones d'impregnation superposees 5a,5b, situées selon un meme axe. La zone inferieure 5a est appelee premiere zone d'impregnation et recoit par une ouverture la biomasse pressee issue de la vis d'alimentation 6a, ouverture au-dessus de laquelle est prevue une arrivee 4 de liqueur acide toujours dans cette premiere zone 5a. La zone 5b situee au-dessus (zone superieure) est 25 appelee deuxieme zone d'impregnation, ou zone d'egouttage : elle recoit la biomasse provenant de la premiere zone d'impregnation 5a. Le reacteur 5 (impregnateur) est muni de une ou plusieurs vis de transport 5c qui transfere(nt) la biomasse par le bas de la premiere zone d'impregnation vers ('ouverture de sortie par le haut de la deuxieme zone d'impregnation 5b. 30 La premiere zone d'impregnation 5a (donc la zone ou a lieu ('impregnation) correspond a l'espace rempli par la liqueur d'impregnation. La seconde zone d'impregnation 5b ne contient pas de phase liquide continue. II est particulierement avantageux de maintenir une repartition constante entre la premiere zone d'impregnation et la seconde zone d'impregnation. Pour ce faire, le reacteur est equipe 11 d'un systeme de detection (capteur de niveau), avec de preference un systeme de regulation du niveau de liqueur (non representes), permettant de garantir un remplissage au niveau souhaite. La liqueur catalytique d'impregnation est une solution aqueuse ayant un pH de 0.1 a 6, de reference de 0.2 a 4.0, et une temperature de 10-95°C. L'acide est ici de l'acide sulfurique. Ce type de liqueur est 5 bien connu de l'homme du métier et tout autre acide habituellement utilise pour ('impregnation convient. La quantite d'acide et la temp6rature de la liqueur sont generalement fix6es. Les moyens pour obtenir et maintenir la temperature sont connus de l'homme du métier. La preparation de la liqueur se fait ici dans une cuve 3 avec une entrée d'eau 1 et une entrée d'acide sulfurique concentree 2. 10 L'effet de compression de la biomasse lors de la formation du bouchon (au niveau de la vis de transfert) et de decompression en entrée de la premiere zone d'impregnation remplie de liqueur permet de mieux gorger la biomasse (effet d'eponge). La biomasse est transferee a travers la premiere zone 5a ou elle est impregnee vers la seconde zone d'impregnation 5b situee au-dessus du niveau de la liqueur. 15 Dans la deuxieme zone d'impregnation 5b, une partie de la liqueur impregnee se separe de la biomasse impregnee par egouttage durant ('ascension dans la seconde zone d'impregnation, la liqueur egouttee retombant dans la premiere zone d'impregnation 5a. De preference, la deuxieme zone d'impregnation 5b est munie de grille(s) retenant la biomasse humide dans la seconde zone d'impregnation, grille qui laisse donc s'ecouler le liquide de la deuxieme 20 zone d'impregnation 5b dans la premiere zone d'impregnation 5a. En sortie de la seconde zone d'impregnation et du reacteur d'impregnation, la biomasse impregnee et egouttee est recuperee et contient peu ou pas d'eau libre. Sa teneur en matiere seche varie generalement entre 15 et 40% en poids. La liqueur separee, appelee souvent liqueur usee, se retrouve au niveau du liquide de la premiere 25 zone d'impregnation. La preparation de la liqueur d'impregnation Du fait de ('impregnation, it y a une perte de liqueur et d'acidite. II est donc necessaire d'ajouter regulierement de la liqueur fraiche acide. Ces ajouts permettent de reguler pr6cis6ment le niveau de liqueur dans le r6acteur d'impr6gnation. 30 La pr6paration de liqueur est aussi une 6tape qui permet de reguler ses parametres operatoires comme, par exemple, la temperature, le pH ou toute autre caracteristique. La concentration acide 12 adequate est reglee grace a des appoints en acide et/ou en eau. Elle permet egalement de produire une liqueur homogene. Cette 6tape est realisee dans une zone de pr6paration de liqueur. On peut employer des appareils varies comme, par exemple ici, une cuve de mélange munie d'un systeme d'agitation ou un melangeur non repr6sent6s (de pr6f6rence un melangeur statique). 5 De preference, l'appareil est equipe de capteurs de mesure de pH et de debit pour l'eau, l'acide, et la liqueur preparee.... L'ensemble de ces capteurs permet de mettre en place une regulation qui equilibre les debits et les acidites de maniere a avoir une marche continue stable aux conditions souhaitees. La cuve 3 de preparation de la liqueur et/ou le reacteur d'impregnation 5 est (sont) equip6(s) pour realiser le chauffage, de moyens de chauffage, comme une double enveloppe, des serpentins (et 10 eventuellement des echangeurs disposes sur la boucle de recirculation optionnelle de la liqueur, a cote ou directement sur lesdits appareils (cuve, melangeur...). La cuve 3 de la liqueur est reliee au reacteur d'impregnation par une ou plusieurs conduites transportant la liqueur. La liqueur peut ainsi etre preparee avec la concentration et le debit adequats qui permettent d'obtenir 15 le pH (ou toute autre caracteristique) determine qui peut etre la valeur consigne pour la regulation. L'invention est née de la constatation suivante : toujours dans la figure 1, dans le reacteur d'impregnation 5, on note ('existence d'une 3e zone 5d situee en dessous du niveau d'introduction du bouchon de biomasse 6b, en dessous de la premiere zone d'impregnation 5a: it s'agit d'une zone dite morte car il n'y a pas de passage de biomasse souhaite a cet endroit. Cette zone morte ou 20 est necessaire pour laisser de l'espace pour ('expansion du bouchon et pour limiter l'accumulation de solides en fond de reacteur. Cette zone 5d est constituee essentiellement de liquide, puisqu'elle se situe en dehors du passage souhaite pour le solide. Neanmoins, en raison de deviations a l'idealite d'un transport piston par les vis ascendantes 5c, et de la presence de particules dans le bouchon de biomasse, on observe la presence possible d'une faible fraction de solides dans la 25 zone morte. Or il est souhaitable d'eviter l'accumulation de composants solides dans cette zone 5d. II a alors 6t6 choisi d'injecter dans cette zone 5d un fluide, non pas une simple arrivee d'eau qui viendrait provoquer une dilution supplementaire de la liqueur dans le reacteur, mais une arrivee de liqueur supplementaire provenant de la cuve de preparation 3, representee aux figures 2 et 3 ci-apres decrites. 30 Selon la figure 2, l'acide et l'eau sont introduits respectivement par les conduites 1 et 2 dans la cuve de preparation de la liqueur acide 3. La liqueur acide de la conduite 4 est ensuite injectee dans l'impregnateur 5 pour etre melangee avec la biomasse broyee qui est introduite par la conduite 6 dans 13 le procede. La liqueur acide 4 est injectee dans la cuve d'impregnation 5, et plus precisement dans la zone d'impregnation 5a, par le biais des conduites 4a et 4b. La biomasse - mise en contact avec la liqueur acide dans la zone d'impregnation 5a - passe ensuite dans la zone d'egouttage 5b afin d'être s6par6e de la fraction liquide. La biomasse impr6gn6e et 6goutt6e est transf6r6e par la conduite 7 vers 5 l'etape suivante du procede. Dans cet exemple de realisation de ('invention, it a 6t6 choisi d'ajouter une conduite d'amenee 4b supplementaire de liqueur dans la zone 5d, sous le point d'alimentation en biomasse du reacteur 5, ici sous la forme d'une conduite en derivation de la conduite principale 4-4a reliee a une entrée de la cuve 10 3. Naturellement, toute autre disposition de conduites pour acheminer Cgalement de la liqueur au fond du reacteur est Cgalement possible, notamment en prevoyant alternativement une conduite dediee reliant une deuxieme sortie de la cuve a ('entree en zone 5d du reacteur 5, ou en mettant en ceuvre tout autre systeme de distribution de liqueur depuis la cuve 3 jusqu'a deux entrées distinctes du reacteur 5. Des moyens pour ajuster la quantite de liqueur a injecter en zone d'impregnation 5a par 15 rapport a la quantite a injecter dans la zone 5d sont prevus et connus de l'etat de l'art (vannes regulees...) A la figure 3, est represents le procede de la figure 2, se poursuivant au-dela de ('impregnation par un pretraitement par explosion de la vapeur en continu, puis par plusieurs autres stapes de traitement successives jusqu'a la fermentation alcoolique. 20 Le procede se deroule donc de la fawn suivante : ('impregnation se fait comme a la figure 2 dans le reacteur 5, et ne sera donc pas decrite a nouveau. La biomasse une fois impregnee et egouttee est transferee par la conduite 7 est introduite dans ('unite de pretraitement par explosion a la vapeur 9 au moyen d'une vis de transport 8 qui permet de comprimer la biomasse pour former un bouchon de biomasse Lors de cette compression, une 25 separation solide/liquide a lieu, et la liqueur acide usee 10 est evacuee a travers la zone perforee de la vis. Optionnellement, cette liqueur acide usee 10, appelee aussi pressat, peut etre recyclee au moins en partie en la reintroduisant dans la cuve de preparation de la liqueur 3.La biomasse est ensuite traitee dans l'outil de traitement 9. La vapeur est introduite par la conduite 11 dans le reacteur de pretraitement 9. Dans ce reacteur est ()Wee une cuisson acide, couplee a une explosion a la vapeur. 30 Une sortie par détente explosive a lieu et le mélange de substrat pretraite et de vapeur 12 est envoys vers d'un outil de separation type cyclone 13. A noter que, dans cet exemple, la cuisson est suivie d'une explosion a la vapeur, mais que ('explosion a la vapeur reste optionnelle, et que d'autres traitements que la cuisson sont possibles pour atteindre l'objectif de ce pretraitement, a savoir les modifications d'au moins une propriete physico chimique de 35 la biomasse (impregnee), comme son degre de polymerisation ou sa cristallinite. Ces autres traitements de cuisson ont 6t6 mentionnes plus haut. Les conditions operatoires de la cuisson, ici 14 acide, sont par exemple les suivantes : l'outil 9 comprend une zone de cuisson, dans laquelle la biomasse est mise en contact pendant 1-30mn avec de Ia vapeur avec une consommation specifique de vapeur de 0.05-10 tonne/tonne de matiere seche de biomasse, ladite zone etant a une temperature de 150-250°C et une pression de 0.5-4 MPa, puis une zone de détente de Ia biomasse issue de Ia 5 zone de cuisson , puis une zone de separation de Ia vapeur de Ia biomasse. De fawn preferee, les conditions sont reglees de fawn a ce que le temps de cuisson soit limite a 1-30mn. Generalement Ia consommation specifique de vapeur est de 0.05-10 tonne/tonne de matiere seche. La vapeur r6cup6r6e est avantageusement recyclee apres compression a l'etape d'explosion a Ia vapeur, ou eventuellement est recyclee sur les utilites du site. Ici cette etape est realisee dans un reacteur 9 qui 10 est tubulaire et horizontal (qui peut aussi etre legerement incline pour l'ecoulement du liquide), et qui est muni d'une vis de transfert de biomasse. A l'extremite avale du reacteur 9, Ia biomasse est entrainee tres rapidement par Ia vapeur vers une zone de d6tente dans une ligne appelee « blowline qui a un diametre reduit par rapport a Ia zone de cuisson. 15 Dans l'outil 13, la vapeur 14 est separee de la biomasse pretraitee 15. La biomasse pretraitee est ensuite transformee dans l'outil de transformation 16 en un moOt 17 contenant des sucres en utilisant un cocktail enzymatique. Les sucres sont convertis en alcool (ex : ethanol, acetone, butanol) par fermentation dans l'etape 18 de fermentation. Le yin de fermentation 19 est envoye vers une etape de separation et purification 20. L'etape 20, realisee par exemple par distillation, permet de separer un 20 flux 21 contenant l'alcool concentre des vinasses brutes (eau usee, lignine residuelle) 22. Les conditions de ('hydrolyse enzymatique et de la fermentation, qui peuvent etre consecutives ou simultanees, sont adaptees aux produits souhaites et sont connues de l'homme du métier. A noter, comme pour la figure 2, que ('invention s'applique de la meme maniere et avec les memes 25 avantages sur un procede ou certaines ou toutes les etapes suivant ('explosion a la vapeur se font non pas en continu mais en > ou en REVENDICATIONS1. Procede de traitement d'une biomasse lignocellulosique (6), ledit procede comprenant les etapes suivantes : a. Preparation d'une liqueur d'impregnation (4) contenant un catalyseur chimique destinee a ('impregnation de la biomasse, choisi parmi un catalyseur acide, un catalyseur basique et un catalyseur oxydant, de preference un catalyseur acide b. Introduction de la biomasse broyee par une entrée d'un reacteur d'impregnation (5), ladite entrée etant situee dans une premiere zone d'impregnation (5a) dudit reacteur d'impregnation qui comprend deux zones superposees , ladite premiere zone d'impregnation et une deuxieme zone dite d'egouttage (5b) au-dessus de la zone d'impregnation c. Introduction de la liqueur (4) par une premiere entrée de liqueur situee dans ladite premiere zone d'impregnation (5a) du reacteur, caracterise en ce qu'il comprend egalement l'etape suivante : d. Introduction de ladite liqueur dans ledit reacteur (5) par une deuxieme entrée de liqueur dans une autre zone (5d) du reacteur situee en dessous de ('entree de la biomasse (6) situee dans la premiere zone d'impregnation (5b). 2. Procede selon la revendication precedente, caracterise en ce que la biomasse (6) est transportee de la premiere zone d'impregnation (5a) a la deuxieme zone d'egouttage (5b) par une ou des vis de transport (5c), la biomasse s'impregnant de liqueur dans la premiere zone et s'egouttant dans la deuxieme zone. 3. Procede selon l'une des revendications precedentes, caracterise en ce que ('introduction de la biomasse (6) dans la premiere zone d'impregnation(5a) du reacteur est effectuee par un moyen d'alimentation (6a) creant un bouchon de biomasse (6b) empechant la remontee de liquide depuis ladite premiere zone (5a) dans ledit moyen d'alimentation (6a), ledit moyen d'alimentation etant notamment une vis d'alimentation. 4. Procede selon l'une des revendications precedentes, caracterise en ce que 80 a 98%, notamment 85 a 90%, de la liqueur introduite dans le reacteur d'impregnation (5) est introduite par la premiere entrée de liqueur (4a), et en ce que le complement a 100% de la liqueur introduite dans le reacteur est introduite par la deuxieme entrée de liqueur (4b). 20 5. Procede selon l'une des revendications precedentes, caracterise en ce que ('introduction de liqueur par la premiere entrée de liqueur (4a) et/ou par la deuxieme entrée de liqueur (4b) se fait de fawn continue ou discontinue. 6. Procede selon l'une des revendications precedentes, caracterise en ce que l'autre zone (5d) 5 du reacteur (5) dans laquelle est situee la deuxieme entrée de liqueur est une zone inactive situee dans le fond du reacteur dispose sensiblement a la verticale ou a ('oblique par rapport a la verticale. 7. Procede selon l'une des revendications precedentes, caracterise en ce que la liqueur (4) est une liqueur a catalyse acide, et en ce qu'on *le le pH de la liqueur entre 0,1 et 4, notamment 10 entre 0,3 et 2. 8. Procede de traitement en continu d'une biomasse lignocellulosique, caracterise en ce qu'il comprend les etapes selon l'une des revendications precedentes, et en ce qu'il se poursuit, en continu ou non, en comprenant les etapes suivantes : e. Transfert de la biomasse impr6gn6e et egouttee depuis la sortie du reacteur 15 d'impregnation (5) vers un reacteur de pre traitement par cuisson (9) f. Pre-traitement de ladite biomasse dans ledit reacteur par cuisson (9) g. Hydrolyse enzymatique (16) de la biomasse pretraitee (15) h. Fermentation alcoolique (18) du moOt d'hydrolyse enzymatique (17) obtenu a partir de la biomasse pretraitee. 20 9. Installation de traitement d'une biomasse lignocellulosique, comprenant : Une zone de preparation (3) d'une liqueur d'impregnation (4) contenant un catalyseur chimique pour ('impregnation de la biomasse, choisi parmi un catalyseur acide, basique ou oxydant, et de preference un catalyseur acide, et munie d'une sortie de liqueur Un reacteur d'impregnation (5) comprenant une premiere zone d'impregnation (5a) munie 25 d'une entrée de biomasse et une deuxieme zone superposee a la premiere, dite zone d'egouttage (5b) , et munie d'une sortie de biomasse - Un moyen d'alimentation en biomasse broyee (6a) du reacteur d'impregnation (5) par ('entree de biomasse du reacteur situee dans la premiere zone d'impregnation (5a) 21 Un premier moyen d'alimentation en liqueur d'impregnation (4a) du reacteur (5) reliant une sortie en liqueur de la zone de preparation (3) de la liqueur (4) a une premiere entrée de liqueur dans la premiere zone d'impregnation du reacteur, caracterise en ce que l'installation comprend egalement : 5 Un deuxieme moyen d'alimentation en liqueur d'impregnation (4b) du reacteur (5) reliant une sortie en liqueur de la zone de preparation (3) de la liqueur a une deuxieme entrée de liqueur dans une zone du reacteur (5d) situee en dessous de ('entree de la biomasse de la premiere zone d'impregnation (5a). 10. Installation selon la revendication precedente, caracterisee en ce que le reacteur 10 d'impregnation (5) est d'orientation verticale ou oblique par rapport a la verticale, la biomasse effectuant un mouvement ascendant depuis la premiere zone d'impregnation (5a) vers la deuxieme zone d'egouttage (5b) par une ou des vis de transport (5c) disposees dans le reacteur dans lesdites zones. 11. Installation selon l'une des revendications 9 ou 10, caracterisee en ce que la zone de 15 preparation de la liqueur d'impregnation est une cuve (3) ou un melangeur statique ou un melangeur dynamique. 12. Installation selon l'une des revendications 9 a 11, caracterisee en ce que le premier et le deuxieme moyens d'alimentation en liqueur comprennent une portion de conduite commune (4) reliee a une meme sortie de liqueur de la zone de preparation (3) de la liqueur ou sont 20 relies chacun a une sortie distincte de la zone de preparation (3) de la liqueur. 13. Installation selon l'une des revendications 9 a 12, caracterise en ce que le moyen d'alimentation en biomasse (6a) cite un bouchon de biomasse (6b) empechant la remontee de liquide depuis ladite premiere zone dans ledit moyen d'alimentation, ledit moyen d'alimentation etant notamment une vis d'alimentation. 25 14. Installation selon l'une des revendications 9 a 13, caracterisee en ce qu'elle comprend egalement un reacteur de pretraitement (9) de la biomasse obtenue en sortie du reacteur d'impregnation (5), un reacteur d'hydrolyse enzymatique (16) et un reacteur de fermentation alcoolique (18), ('ensemble des reacteurs etant montes en serie, ou au moins deux d'entre eux. 30 15. Utilisation du procede ou de l'installation selon l'une des revendications precedentes pour le traitement de biomasses (6) du type bois, paille, residus agricoles, et toutes cultures energetiques dediees, notamment des plantes annuelles ou pluriannuelles telles que le miscanthus en vue de produire des sucres, des biocarburants ou des molecules bio-sourcees.