Brevet FR3131744A1 — publié le 20230714

L’invention concerne une composition comprenant une mélasse fermentée et au moins une charge colloïdale ayant une densité supérieure ou égale à 1,8 à 20°C. L’invention concerne également l’utilisation d’une mélasse fermentée en tant que dispersant d’une charge colloïdale dans une dispersion, de préférence dans une boue de forage, dans une composition détergente ou dans une pâte pigmentaire. Figure pour l’abrégé : figure 7. Composition de mélasse fermentée et charge colloïdale Domaine de l’invention La présente invention concerne des compositions comprenant une mélasse fermentée et une charge colloïdale, utilisables notamment en tant que boue de forage, ainsi qu’une nouvelle utilisation de la mélasse fermentée en tant que dispersant. Arrière-plan technique Les boues de forage aqueuses, employées pour forer des puits dans une formation rocheuse, utilisent généralement des tensioactifs dérivés de l’industrie du pétrole pour stabiliser des dispersions colloïdales de baryte. Ces dispersions permettent d’augmenter la densité de l’eau donc la pression lors de forages profonds pour l’extraction du pétrole ou pour la géothermie. Cependant, de telles boues de forages présentent une empreinte environnementale importante et leur utilisation résulte en le rejet de substances toxiques dans l’environnement directe du forage. La mélasse est un coproduit issu de la fabrication du sucre, classiquement à partir de la betterave et de la canne en sucrerie, ou des sucres roux en raffinerie. Le processus de fabrication du sucre, que celui-ci soit fait à partir de canne ou de betterave, aboutit après l’étape de cristallisation à l’obtention du sucre d’une part et de la mélasse d’autre part. Bien qu’utilisée pour en extraire la glycine bétaïne, qui, après estérification, est utilisée en tant qu’agent tensioactif, la mélasse de betterave est, comme la mélasse de canne, plus généralement employée pour l’alimentation animale, en mélange avec de la paille ou d’autres aliments cellulosiques, mais également comme liant dans les rations complètes animales, ou encore pour favoriser chez l’animal l’ingestion d’aliments peu appétibles. En alternative de l’alimentation animale, la mélasse est également utilisée par les industriels pour la production de produits dits « nobles » via des processus de fermentation. En effet, par l’intermédiaire des mécanismes de fermentation dont disposent certains micro-organismes, la mélasse peut servir de substrat et permet notamment l’obtention de levure boulangère, d’alcool éthylique, d’acides citrique et glutamique, de lysine ou encore d’antibiotiques. En contrepartie, l’utilisation de la mélasse via les processus de fermentation génère de grandes quantités de résidus liquides de fermentation. Ces résidus liquides de fermentation correspondent à la mélasse dite fermentée. Ayant été appauvrie en constituants par les micro-organismes, la mélasse fermentée est globalement considérée comme un résidu de fermentation présentant un faible intérêt, et se retrouve principalement valorisée dans le domaine de l’agriculture en tant qu’engrais d’épandage. Le document EP 0495856 concerne des fluides de forage aqueux comprenant un extrait de substance naturelle ayant une proportion élevée de monosaccharides et/ou oligosaccharides, notamment un extrait de canne à sucre, un extrait de betterave et/ou un extrait de grain malté, destinés à limiter le gonflement ou la désintégration de la roche forée au contact du fluide de forage aqueux, notamment pour les formations de schiste. Les extraits de canne à sucre et de betterave peuvent en particulier être des mélasses de canne, des mélasses de betterave ou des solides de mélasse condensés. Le document GB 2380502 concerne des fluides de forage comprenant des solides de mélasse désucrée et un glucoside d'alkyle pour améliorer la stabilité du forage, en particulier quand la roche forée comprend du schiste. Il existe un réel besoin de fournir des dispersions d’une charge solide dans un milieu liquide qui soient stables et respectueuses de l’environnement, tout en restant économiques. L’invention concerne en premier lieu une composition comprenant une mélasse fermentée et au moins une charge colloïdale ayant une densité supérieure ou égale à 1,8 à 20°C. Dans des modes de réalisation, la mélasse fermentée est une mélasse fermentée de betterave et/ou une mélasse fermentée de canne. Dans des modes de réalisation, la mélasse fermentée est une mélasse fermentée de canne. Dans des modes de réalisation, la charge colloïdale est choisie dans le groupe constitué de la baryte, du carbonate de calcium, du noir de carbone, des pigments, du sulfate de calcium, de l’oxyde de fer, du dioxyde de titane, des poudres de noyau de fruits, du kaolin, des particules de silice colloïdale, du talc, des argiles, de la chaux, de l’oxyde de magnésium, de l’oxyde d’aluminium, des parois de levure, et des combinaisons de ceux-ci. Dans des modes de réalisation, l’au moins une charge colloïdale a une densité supérieure ou égale à 2,5 à 20°C. Dans des modes de réalisation, l’au moins une charge colloïdale a une densité supérieure ou égale à 4 à 20°C. Dans des modes de réalisation, la composition comprend de 35 à 80 % en poids, de préférence de 60 à 80 % en poids, de mélasse fermentée, par rapport au poids total de la composition. Dans des modes de réalisation, la composition comprend de 20 à 65 % en poids, de préférence de 20 à 40 % en poids, de charge colloïdale ayant une densité supérieure ou égale à 1,8, par rapport au poids total de la composition. Dans des modes de réalisation, la composition comprend une teneur en eau de 20 à 70 % en poids, de préférence de 30 à 50 % en poids, par rapport au poids total de la composition. Dans des modes de réalisation, la mélasse fermentée comprend une teneur en matière sèche de 50 à 90 % en poids, de préférence de 50 à 65 % en poids. Dans des modes de réalisation, la composition comprend en outre au moins une saumure, de préférence comprenant une salinité de 100 à 350 g/L. Dans des modes de réalisation, la composition a un pH de 2 à 12,5, de préférence de 8 à 12,5. Dans des modes de réalisation, la composition est une boue de forage. Dans des modes de réalisation, la composition est une composition détergente. Dans des modes de réalisation, la composition est une pâte pigmentaire. L’invention concerne également l’utilisation d’une mélasse fermentée en tant que dispersant d’une charge colloïdale dans une dispersion, de préférence dans une boue de forage, dans une composition détergente ou dans une pâte pigmentaire. La présente invention permet de répondre au besoin exprimé ci-dessus. Elle fournit plus particulièrement une composition à la fois économique, non toxique et respectueuse de l’environnement, dans laquelle une charge peut être dispersée de manière stable. De telles compositions peuvent notamment être utiles comme boues de forage, crèmes détergentes ou pâtes pigmentaires. Cela est accompli grâce à l’utilisation de mélasse fermentée dans la composition. Il a été découvert de façon surprenante que la mélasse fermentée a intrinsèquement des propriétés tensioactives permettant, lorsqu’elle est mélangée avec une charge solide d’une certaine densité, de former une dispersion, la mélasse fermentée pouvant jouer le rôle à la fois du milieu aqueux de la dispersion et du tensioactif. De plus, pour certaines applications, telles que les applications de boues de forage, la mélasse fermentée peut en outre remplacer les agents viscosants. Brève description des figures représente les spectres de rétrodiffusion de la lumière enregistrés à différentes durées, entre 0 et 24h, pour une composition de mélasse fermentée de canne pure à 60°C telle que décrite dans l’exemple 2 ci-dessous. En abscisse, figure la hauteur du tube contenant la composition (en mm) et en ordonnées figure le pourcentage de rétrodiffusion de la lumière. représente les spectres de rétrodiffusion de la lumière enregistrés à différentes durées, entre 0 et 24h, pour une composition de mélasse fermentée de canne comprenant 20 % en poids de baryte à 40°C telle que décrite dans l’exemple 2 ci-dessous. En abscisse, figure la hauteur du tube contenant la composition (en mm) et en ordonnées figure le pourcentage de rétrodiffusion de la lumière. représente les spectres de rétrodiffusion de la lumière enregistrés à différentes durées, entre 0 et 24h, pour une composition de mélasse fermentée de canne comprenant 20 % en poids de baryte à 60°C telle que décrite dans l’exemple 2 ci-dessous. En abscisse, figure la hauteur du tube contenant la composition (en mm) et en ordonnées figure le pourcentage de rétrodiffusion de la lumière. représente les spectres de rétrodiffusion de la lumière enregistrés à différentes durées, entre 0 et 24h, pour une composition de mélasse fermentée de canne comprenant 30 % en poids de baryte à 40°C telle que décrite dans l’exemple 2 ci-dessous. En abscisse, figure la hauteur du tube contenant la composition (en mm) et en ordonnées figure le pourcentage de rétrodiffusion de la lumière. représente les spectres de rétrodiffusion de la lumière enregistrés à différentes durées, entre 0 et 24h, pour une composition de mélasse fermentée de canne comprenant 30 % en poids de baryte à 60°C telle que décrite dans l’exemple 2 ci-dessous. En abscisse, figure la hauteur du tube contenant la composition (en mm) et en ordonnées figure le pourcentage de rétrodiffusion de la lumière. représente les spectres de rétrodiffusion de la lumière enregistrés à différentes durées, entre 0 et 24h, pour une composition de mélasse fermentée de canne comprenant 40 % en poids de baryte à 40°C telle que décrite dans l’exemple 2 ci-dessous. En abscisse, figure la hauteur du tube contenant la composition (en mm) et en ordonnées figure le pourcentage de rétrodiffusion de la lumière. représente le pourcentage de rétrodiffusion de la lumière en fonction du temps (en heures), à la hauteur du tube de mesure comprise entre 33 et 42mm, pour la composition de mélasse fermentée de canne comprenant 20 % en poids de baryte à 40°C (courbe A, symboles X), la composition de mélasse fermentée de canne comprenant 20 % en poids de baryte à 60°C (courbe B, symboles ♦), la composition de mélasse fermentée de canne comprenant 30 % en poids de baryte à 40°C (courbe C, symboles ▲), la composition de mélasse fermentée de canne comprenant 30 % en poids de baryte à 60°C (courbe D, symboles ■) et la composition de mélasse fermentée de canne comprenant 40 % en poids de baryte à 40°C (courbe E en pointillés). représente les spectres de rétrodiffusion de la lumière enregistrés à différentes durées, entre 0 et 24h, pour l’échantillon régénéré de mélasse fermentée de canne comprenant 30 % en poids de baryte à 40°C tel que décrit dans l’exemple 2 ci-dessous. En abscisse, figure la hauteur du tube contenant la composition (en mm) et en ordonnées figure le pourcentage de rétrodiffusion de la lumière. représente le pourcentage de rétrodiffusion de la lumière en fonction du temps (en heures), à la hauteur du tube de mesure comprise entre 33 et 42 mm, pour la première composition de mélasse fermentée de canne comprenant 30 % en poids de baryte à 40°C (courbe F, symboles ▲), pour le deuxième échantillon à 30 % de baryte à 40°C (courbe G, en pointillés) et pour l’échantillon régénéré à 40°C (courbe H) tels que décrits dans l’exemple 2 ci-dessous. représente les spectres de rétrodiffusion de la lumière enregistrés à différentes durées, entre 0 et 19h10, pour la dispersion n°1 telle que décrite dans l’exemple 3 ci-dessous. En abscisse, figure la hauteur du tube contenant la composition (en mm) et en ordonnées figure le pourcentage de rétrodiffusion de la lumière. représente les spectres de rétrodiffusion de la lumière enregistrés à différentes durées, entre 0 et 19h10, pour la dispersion n°2 telle que décrite dans l’exemple 3 ci-dessous. En abscisse, figure la hauteur du tube contenant la composition (en mm) et en ordonnées figure le pourcentage de rétrodiffusion de la lumière. représente le pourcentage de rétrodiffusion de la lumière en fonction du temps (en heures), à la hauteur du tube de mesure comprise entre 33 et 42 mm, pour la dispersion n°1 (courbe I) et pour la dispersion n°2 (courbe J, grise foncée, symboles ш) telles que décrites dans l’exemple 3 ci-dessous, ainsi que pour la première composition de mélasse fermentée de canne comprenant 30 % en poids de baryte à 40°C (courbe K, symboles ▲) et pour le deuxième échantillon à 30 % de baryte à 40°C (courbe L, en pointillés) tels que décrits dans l’exemple 2 ci-dessous. Composition comprenant une mélasse fermentée et au moins une charge colloïdale ayant une densité supérieure ou égale à 1,8 à 20°C. Composition selon la revendication 1, dans laquelle la mélasse fermentée est une mélasse fermentée de betterave et/ou une mélasse fermentée de canne. Composition selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la mélasse fermentée est une mélasse fermentée de canne. Composition selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle la charge colloïdale est choisie dans le groupe constitué de la baryte, du carbonate de calcium, du noir de carbone, des pigments, du sulfate de calcium, de l’oxyde de fer, du dioxyde de titane, des poudres de noyau de fruits, du kaolin, des particules de silice colloïdale, du talc, des argiles, de la chaux, de l’oxyde de magnésium, de l’oxyde d’aluminium, des parois de levure, et des combinaisons de ceux-ci. Composition selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle l’au moins une charge colloïdale a une densité supérieure ou égale à 2,5 à 20°C. Composition selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle l’au moins une charge colloïdale a une densité supérieure ou égale à 4 à 20°C. Composition selon l’une des revendications 1 à 6, comprenant de 35 à 80 % en poids, de préférence de 60 à 80 % en poids, de mélasse fermentée, par rapport au poids total de la composition. Composition selon l’une des revendications 1 à 7, comprenant de 20 à 65 % en poids, de préférence de 20 à 40 % en poids, de charge colloïdale ayant une densité supérieure ou égale à 1,8, par rapport au poids total de la composition. Composition selon l’une des revendications 1 à 8, comprenant une teneur en eau de 20 à 70 % en poids, de préférence de 30 à 50 % en poids, par rapport au poids total de la composition. Composition selon l’une des revendications 1 à 9, dans laquelle la mélasse fermentée comprend une teneur en matière sèche de 50 à 90 % en poids, de préférence de 50 à 65 % en poids. Composition selon l’une des revendications 1 à 10, comprenant en outre au moins une saumure, de préférence comprenant une salinité de 100 à 350 g/L. Composition selon l’une des revendications 1 à 11, ayant un pH de 2 à 12,5, de préférence de 8 à 12,5. Composition selon l’une des revendications 1 à 12, qui est une boue de forage. Composition selon l’une des revendications 1 à 12, qui est une composition détergente. Composition selon l’une des revendications 1 à 12, qui est une pâte pigmentaire. Utilisation d’une mélasse fermentée en tant que dispersant d’une charge colloïdale dans une dispersion, de préférence dans une boue de forage, dans une composition détergente ou dans une pâte pigmentaire.