Brevet FR3111350A1 — publié le 20211217

Une composition de lignine dérivée de bois est divulguée. La composition de lignine dérivée de bois comprend : - de la lignine insoluble dans l’acide en une quantité de 80 à 90 % en poids par rapport à la teneur totale en matière sèche de la composition de lignine, dans laquelle le poids moléculaire moyen de la lignine est de 5 000 à 15 000 Da ; - des glucides en une quantité de 1,5 à 15 % en poids par rapport à la teneur totale en matière sèche de la composition de lignine ; - de l’azote en une quantité de 0,2 à 1,5 % en poids par rapport à la teneur totale en matière sèche de la composition de lignine ; et dans laquelle le rapport pondéral de l’oxygène sur le carbone est au moins de 0,5. Il est en outre divulgué un procédé de production de la composition de lignine dérivée de bois. COMPOSITION DE LIGNINE DERIVEE DE BOIS La présente divulgation concerne une composition de lignine dérivée de bois et son utilisation. La présente divulgation concerne également un procédé de production d’une composition dérivée de bois. Contexte Différents procédés sont connus pour convertir une matière première d’origine biologique, telle que la biomasse lignocellulosique, en un flux liquide de divers composants. La capacité à fournir une composition de lignine suffisamment pure avec des propriétés convenant à d’autres applications reste encore une tâche pour les chercheurs. Résumé Une composition de lignine dérivée de bois est divulguée. La composition de lignine dérivée de bois peut comprendre : de la lignine insoluble dans l’acide en une quantité de 80 à 90 % en poids par rapport à la teneur totale en matière sèche de la composition de lignine, dans laquelle le poids moléculaire moyen de la lignine est de 5 000 à 15 000 Da ; des glucides en une quantité de 1,5 à 15 % en poids par rapport à la teneur totale en matière sèche de la composition de lignine ; de l’azote en une quantité de 0,2 à 1,5 % en poids par rapport à la teneur totale en matière sèche de la composition de lignine ; et le rapport pondéral de l’oxygène sur le carbone est d’au moins 0,5. Il est en outre divulgué un procédé de production d’une composition de lignine dérivée de bois. Le procédé peut comprendre : la fourniture d’une charge d’alimentation à base de bois provenant d’une matière première à base de bois et comprenant des copeaux de bois, et le fait de soumettre la charge d’alimentation à base de bois à un prétraitement pour former une fraction comprenant des particules de cellulose solides, dans laquelle la teneur totale en matière sèche de la fraction comprenant des particules de cellulose solides est de 8 à 20 % en poids, et dans laquelle au plus 3 % en poids des copeaux de bois dans la fraction comprenant des particules de cellulose solides sont plus larges que 1 mm comme déterminé par le procédé de Somerville ; le fait de soumettre la fraction comprenant des particules de cellulose solides de i) à un processus d’hydrolyse enzymatique, dans lequel le processus d’hydrolyse enzymatique comprend : le fait de soumettre la fraction comprenant des particules de cellulose solides à une première étape d’hydrolyse enzymatique pendant 8 à 72 heures pour former un premier produit d’hydrolyse ; la séparation du premier produit d’hydrolyse en une fraction solide comprenant de la lignine et une fraction liquide de glucides par un premier processus de séparation solide-liquide ; la remise en barbotine la fraction solide séparée comprenant de la lignine provenant de iib) en la mélangeant avec un liquide ; le fait de soumettre la fraction solide remise en barbotine comprenant de la lignine à une seconde étape d’hydrolyse enzymatique pendant 8 à 72 heures pour former un second produit d’hydrolyse ; la séparation du second produit d’hydrolyse en une fraction solide comprenant de la lignine et une fraction liquide de glucides par un second processus de séparation solide-liquide ; le fait de soumettre la fraction solide comprenant de la lignine provenant du processus d’hydrolyse enzymatique de ii) à au moins un processus de purification pour fournir la composition de lignine. Il est en outre divulgué une composition de lignine dérivée de bois pouvant être obtenue par le procédé tel que divulgué dans la présente spécification. Il est en outre divulgué l’utilisation de la composition de lignine dérivée de bois telle que divulguée dans la présente spécification pour la production d’un composite, d’un matériau de charge, d’un adhésif, d’une peinture ou d’une résine. Le dessin ci-joint, qui est inclus pour permettre une meilleure compréhension des modes de réalisation et fait partie de la présente spécification, illustre un mode de réalisation. Sur le dessin : La présente un organigramme d’un mode de réalisation du procédé de production d’une composition de lignine dérivée de bois. Composition de lignine dérivée de bois comprenant : de la lignine insoluble dans l’acide en une quantité de 80 à 90 % en poids par rapport à la teneur totale en matière sèche de la composition de lignine, dans laquelle le poids moléculaire moyen de la lignine est de 5 000 à 15 000 Da ; des glucides en une quantité de 1,5 à 15 % en poids par rapport à la teneur totale en matière sèche de la composition de lignine ; de l’azote en une quantité de 0,2 à 1,5 % en poids par rapport à la teneur totale en matière sèche de la composition de lignine ; et dans laquelle le rapport pondéral de l’oxygène sur le carbone est d’au moins 0,5. Composition de lignine dérivée de bois selon la revendication 1, dans laquelle la composition de lignine est obtenue en soumettant une fraction comprenant des particules de cellulose solides à un processus d’hydrolyse enzymatique. Composition de lignine dérivée de bois selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition de lignine comprend de la lignine insoluble dans l’acide en une quantité de 82 à 90 % en poids, de préférence de 84 à 90 % en poids, plus préférentiellement de 87 à 90 % en poids, encore plus préférentiellement de 88 à 90 % en poids, par rapport à la teneur totale en matière sèche de la composition de lignine. Composition de lignine dérivée de bois selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le poids moléculaire moyen de la lignine est de 5 500 à 12 000 Da, de préférence de 6 000 à 10 000 Da. Composition de lignine dérivée de bois selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition de lignine comprend des glucides en une quantité de 3 à 12 % en poids, de préférence de 4 à 9 % en poids, par rapport à la teneur totale en matière sèche de la composition de lignine. Composition de lignine dérivée de bois selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition de lignine comprend de l’azote en une quantité de 0,2 à 1,0 % en poids, de préférence de 0,4 à 0,8 % en poids, par rapport à la teneur totale en matière sèche de la composition de lignine. Composition de lignine dérivée de bois selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition de lignine comprend des groupes hydroxyle phénoliques en une quantité de 2,5 à 3,1 mmol/g, de préférence de 2,6 à 3,0 mmol/g. Composition de lignine dérivée de bois selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition de lignine comprend des groupes hydroxyle aliphatiques en une quantité de 2,3 à 3,2 mmol/g, de préférence de 2,4 à 3,0 mmol/g. Composition de lignine dérivée de bois selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le rapport pondéral de l’oxygène sur le carbone est de 0,5 à 0,8, de préférence de 0,5 à 0,7, plus préférentiellement de 0,5 à 0,6. Composition de lignine à base de bois selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition de lignine comprend du soufre en une quantité de 200 à 1 000 ppm, de préférence de 300 à 700 ppm. Procédé de production d’une composition de lignine dérivée de bois, dans lequel le procédé comprend : la fourniture d’une charge d’alimentation à base de bois provenant d’une matière première à base de bois et comprenant des copeaux de bois, et le fait de soumettre la charge d’alimentation à base de bois à un prétraitement pour former une fraction comprenant des particules de cellulose solides, dans lequel la teneur totale en matière sèche de la fraction comprenant des particules de cellulose solides est de 8 à 20 % en poids, et dans laquelle au plus 3 % en poids des copeaux de bois dans la fraction comprenant des particules de cellulose solides sont plus larges que 1 mm comme déterminé par le procédé de Somerville ; le fait de soumettre la fraction comprenant des particules de cellulose solides provenant de i) à un processus d’hydrolyse enzymatique, dans lequel le processus d’hydrolyse enzymatique comprend : le fait de soumettre la fraction comprenant des particules de cellulose solides à une première étape d’hydrolyse enzymatique pendant 8 à 72 heures pour former un premier produit d’hydrolyse ; la séparation du premier produit d’hydrolyse en une fraction solide comprenant de la lignine et une fraction liquide de glucides par un premier processus de séparation solide-liquide ; la remise en barbotine la fraction solide séparée comprenant de la lignine provenant de iib) en la mélangeant avec un liquide ; le fait de soumettre la fraction solide remise en barbotine comprenant de la lignine à une seconde étape d’hydrolyse enzymatique pendant 8 à 72 heures pour former un second produit d’hydrolyse ; la séparation du second produit d’hydrolyse en une fraction solide comprenant de la lignine et une fraction liquide de glucides par un second processus de séparation solide-liquide ; le fait de soumettre la fraction solide comprenant de la lignine provenant du processus d’hydrolyse enzymatique de ii) à au moins un processus de purification pour fournir la composition de lignine. Procédé selon la revendication 11, dans lequel chacun des au moins un processus de purification comprend la remise en barbotine de la fraction solide comprenant de la lignine et ensuite le fait de soumettre la barbotine formée à un processus de séparation solide-liquide. Procédé selon l’une quelconque des revendications 11 à 12, dans lequel l’au moins un processus de purification de l’étape iii) est poursuivi jusqu’à ce qu’une composition de lignine comprenant 0,5 à 6 % en poids de composants solubles soit fournie. Procédé selon l’une quelconque des revendications 11 - 13, dans lequel le prétraitement en i) comprend le fait de soumettre la charge d’alimentation à base de bois à au moins un traitement d’imprégnation pour former une charge d’alimentation à base de bois imprégnée. Procédé selon la revendication 14, dans lequel le prétraitement en i) comprend le fait de soumettre la charge d’alimentation à base de bois imprégnée à un traitement par explosion de vapeur pour former une charge d’alimentation à base de bois traitée à la vapeur. Procédé selon la revendication 15, dans lequel le prétraitement en i) comprend le mélange de la charge d’alimentation à base de bois traitée à la vapeur avec un liquide. Procédé selon l’une quelconque des revendications 11 à 16, dans lequel le prétraitement en i) comprend, avant de soumettre au traitement d’imprégnation, le fait de soumettre la charge d’alimentation à base de bois à un pré-étuvage pour former une charge d’alimentation à base de bois pré-étuvée. Procédé selon l’une quelconque des revendications 11 à 17, dans lequel la teneur totale en matière sèche de la fraction comprenant des particules de cellulose solides est de 10 à 18 % en poids, de préférence de 15 à 16 % en poids. Procédé selon l’une quelconque des revendications 11 à 18, la quantité d’azote qui entre avec les enzymes dans le processus d’hydrolyse enzymatique est ajustée à 0,05 à 0,6 % en poids, de préférence 0,1 à 0,5 % en poids, plus préférentiellement 0,15 à 0,4 % en poids, par rapport à la teneur totale en matière sèche de la fraction comprenant des particules de cellulose solides. Procédé selon l’une quelconque des revendications 11 à 19, dans lequel une composition de lignine comprenant 0,5 à 6 % en poids, de préférence 0,75 à 4 % en poids, plus préférentiellement 1 à 3 % en poids, encore plus préférentiellement 1,5 à 2 % en poids, de composants solubles est fournie. Procédé selon l’une quelconque des revendications 11 à 20 dans lequel le processus d’hydrolyse enzymatique ii) comprend une étape de pré-hydrolyse avant la première étape d’hydrolyse enzymatique iia), dans lequel la fraction comprenant des particules de cellulose solides est soumise à une étape de pré-hydrolyse pendant 1 à 2 heures, pendant laquelle le pH est maintenu à une valeur de pH de 3,5 à 6,5, de préférence de 4,0 à 6,0, plus préférentiellement de 4,5 à 5,5. Procédé selon la revendication 21, dans lequel la fraction pré-hydrolysée comprenant des particules de cellulose solides est en tant que telle directement soumise à la première étape d’hydrolyse enzymatique. Procédé selon l’une quelconque des revendications 11 à 22, dans lequel la première étape d’hydrolyse enzymatique et/ou la seconde étape d’hydrolyse enzymatique sont/est réalisée(s) à une température de 30 à 70 °C, de préférence de 35 à 65 °C, plus préférentiellement de 40 à 60 °C, encore plus préférentiellement de 42 à 59 °C, encore plus préférentiellement de 45 à 58 °C, encore plus préférentiellement de 47 à 57 °C tout en maintenant le pH de la fraction comprenant des particules de cellulose solides à une valeur de pH de 3,5 à 6,5, de préférence de 4,0 à 6,0, plus préférentiellement de 4,5 à 5,5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 11 à 23, dans lequel on laisse la première étape d’hydrolyse enzymatique se poursuivre pendant 24 à 72 heures, de préférence 25 à 40 heures, plus préférentiellement de 28 à 31 heures. Procédé selon l’une quelconque des revendications 11 à 24, dans lequel on laisse la seconde étape d’hydrolyse enzymatique se poursuivre pendant 24 à 72 heures, de préférence de 32 à 65 heures, plus préférentiellement de 35 à 50 heures, encore plus préférentiellement de 38 à 47 heures. Composition de lignine dérivée de bois pouvant être obtenue par le procédé tel que défini dans l’une quelconque des revendications 11 à 25. Composition de lignine dérivée de bois selon la revendication 26, dans laquelle la composition de lignine dérivée de bois est telle que définie dans l’une quelconque des revendications 1 - 10. Utilisation de la composition de lignine dérivée de bois selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 ou 26 à 27 pour la production d’un composite, d’un matériau de charge, d’un adhésif, d’une peinture ou d’une résine.