Valoriser les co-produits par l’extraction de composés à haute valeur ajoutée par Roland...

Roland Cuvelier, Celabor

Jeudi 22 octobre

Valoriser les co-produits par l’extraction de composés à haute valeur ajoutée.

Liege Creative, en partenariat avec :

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Votre laboratoire partenaire aux compétences multiples

22/10/15 1

L’extraction de molécules à haute valeur ajoutée

LIEGE CREATIVE, le 22 octobre 2015

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Plan de la présenta-on

1.  Quelques mots sur Celabor 2.  Introduc9on : déchet, co-‐produit, valeur ajoutée 3.  Valeur économique 4.  Méthodologie de valorisa9on 5.  Technologies tradi9onnelles 6.  Valeurs sociétales 7.  Défis technologiques 8.  Technologies d’extrac9on innovantes 9.  Aspects économiques 10.  Aspects collatéraux 11.  Conclusions

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Votre partenaire scientifique et technique aux compétences

multiples

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1. Qui sommes-nous ? Centre de Recherche et PME de services scienti!ques et techniques

•  Société coopérative (SCRL), reconnu comme Centre de Recherche Agréé par la RW

•  Créé en 1995

•  Par Chambre de Commerce (CCILV) Centexbel Région wallonne

•  Culture d’un Centre de recherche et une PME

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Qui sommes-nous ? Une équipe pluridisciplinaire de 51 personnes

•  Docteurs, Ingénieurs, Masters, Techniciens… •  Formations scienti!ques

Deux implantations

•  Chaîneux (Herve) et Mouscron

Des laboratoires d’essais spéci!ques

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Celabor

4 domaines d’Expertise

AGROALIMENTAIRE -  Nutrition -  Extraction

EMBALLAGE -  Matières premières -  Produits finis

ENVIRONNEMENT

TEXTILE

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Activités

-  Tests et Analyses

-  Expertises et Conseils techniques

-  Recherche et Développement

-  Formations

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2. Déchet versus co-‐produit

Le déchet représente une opportunité et peut se transformer en co -‐ produit : un produit généré par l’entreprise, porteur d’une valeur économique et qui peut engendrer un gain, plutôt qu’une perte

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Les déchets organiques représentent un double coût pour une entreprise agro-‐alimentaire :

-‐ coût de la perte ma9ère -‐ coût de la prise en charge des déchets liée aux

exigences environnementales

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Co-‐produit versus haute valeur ajoutée

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3. Porteurs de valeur économique

à Valorisa9on pondérale/ma9ère (composés majeurs du co-‐produit), de valeur unitaire réduite : protéines (alimenta9on animale), fibres ligno-‐cellulosiques (matériau, énergie), amidon (matériau, énergie), pec9nes, compostage

à Valorisa9on d’extraits à haute valeur ajoutée (composés mineurs

du co-‐produit) : polyphénols, huiles essen9elles, etc…

Enjeu : créer de la valeur, conférer une valeur au déchet, qui devient un co-‐produit, en lui a\ribuant une nouvelle applica9on ou un nouveau débouché avec gain économique

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Porteurs de valeur économique

Fonc9onnalités : arômes, colorants, etc… Pour quelles applica9ons à haute valeur ajoutée ? à ingrédients et compléments alimentaires (alléga9ons santé),

phytothérapie, cosmé9que, chimie durable, etc..

Ac9vités : an9-‐oxydant, an9-‐microbien/biocide, thérapeu9que (ex : an9-‐inflammatoire), etc…

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4. Méthodologie de valorisa-on

•  Revue bibliographique : composi9on et ac9vités/fonc9onnalités •  Analyse de la composi9on •  Essais d’extrac9on

•  Analyses des extraits et des résidus •  Evalua9on de l’ac9vité biologique / biochimique •  Evalua9on du poten9el de commercialisa9on

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5. Technologies tradi-onnelles

•  Extrac9on par entraînement à l’eau/vapeur :

à alambic, dis9lla9on à la vapeur, hydro-‐dis9lla9on

•  Extrac9on solide/liquide :

à macéra9on, diges9on, décoc9on, infusion, lixivia9on, élu9on, percola9on

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6. Vecteurs de valeurs sociétales

•  Naturalité / subs9tu9on de produits chimiques de synthèse •  Absence de toxicité / impact moindre sur la santé •  Durabilité / impact moindre sur l’environnement •  Caractère bio-‐sourcé Valeurs sociétales, soutenues par des évolu9ons réglementaires =>

valeur économique induite : accès à/ créa9on de nouveaux marchés

(ingrédients naturels, Bio, clean label, chimie durable, …)

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7. Défis des technologies d’extrac-on Conférer de la valeur ajoutée économique à un co-‐produit, en exploitant des ac9vités/fonc9onnalités, mais aussi en préservant des valeurs sociétales : 1.  Efficacité technico-‐économique 2.  Conserver l’ac9vité, la fonc9onnalité des molécules 3.  Préserver la naturalité de l’extrait 4.  Préserver l’environnement : économie d’énergie, rejets/résidus

propres 5.  Résidus valorisables (technologie d’extrac9on compa9ble avec

une valorisa9on ma9ère/énergie en aval)

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Défis : efficacité, naturalité, durabilité

Principaux défis techniques posés à l’innova9on dans les domaines de l’extrac9on de composés à valeur ajoutée :

•  l’efficacité technico-‐économique : rendements, vitesse

d’extrac9on, concentra9on de l’ac9f, sélec9vité, éviter les pertes •  la subs9tu9on de solvants toxiques •  la réduc9on des quan9tés de solvants u9lisées (solvants

organiques ou aqueux) •  la réduc9on de l’énergie u9lisée •  l’adoucissement des condi9ons de traitement (durée,

température, non oxyda9on…) pour ne pas dénaturer les extraits

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8. Technologies innovantes

•  applica9on des micro-‐ondes aux procédés d’extrac9on par entraînement à l’eau/vapeur et aux procédés d’extrac9on solide/liquide (solvants)

•  applica9on des ultrasons aux procédés d’extrac9on solide/liquide

(en milieu aqueux ou avec solvants organiques) •  applica9on des hautes pressions aux procédés d’extrac9on solide/

liquide (solvants dont eau : eau subcri9que) •  applica9on d’une alterna9ve technologique sans solvant organique:

l’extrac9on par fluides supercri9ques SFE (CO2 supercri9que)

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Couverture des dé!s par les technologies innovantes

Technologie Principe Avantages Cibles/applica8ons Extrac8on assistée par micro-‐ondes

Conversion de l’énergie électrique en énergie ciné9que par rota9ons bipolaires des molécules d’eau Conversion de l’énergie ciné9que en chaleur par fric9ons internes et chocs moléculaires

Chaleur générée au cœur de la ma9ère Synergie entre les transferts de masse et chaleur Vitesse : forte réduc9on de la durée d’extrac9on Forte réduc9on de la consomma8on énergé8que Eau cons9tu9ve de la matrice peut servir de solvant, pas de mouillage du matériau

Extrac9on de vola9les apolaires par entraînement à l’eau/vapeur : huiles essen9elles Extrac9on de l’eau cons9tu9ve de fruits, d’herbes ou de légumes frais (arômes) Extrac9on solide/liquide : extrac9on des composés polaires solubles dans l’eau : an9oxydants, principes ac9fs

Extrac8on assistée par ultrasons

Cavita9on acous9que Pulvérisa9on des membranes cellulaires par produc9ons locales de jets de solvant, avec la libéra9on des molécules d’intérêt

Vitesse : forte réduc9on de la durée d’extrac9on Forte réduc9on de la consomma8on énergé8que Inves9ssement rela9vement limité

Composés polaires ou apolaires en fonc9on du solvant. Extrac9on d’arômes, d’an9oxydants, de principes ac9fs, d’huiles essen9elles ou de composés vola9ls

Applica8on des hautes pressions (eau subcri8que)

Extrac9on par des solvants liquides surchauffés (sous pression) Cas de l’eau subcri9que : l’eau est chauffée au delà de sa t° de vaporisa9on et maintenue liquide par l’applica9on d’une P Principe de la marmite à pression

↗ pouvoir solvatant et ↘ viscosité et volume ↗ Vitesse de diffusion et d’extrac9on Modifica8on de la polarité, sélec8vité Pas de trace de solvant organique, ininflammable, non explosif Modularité par ajustement de la t° A haute t°, modifica9on chimique de la ma9ère Biocide

Eau subcri9que : alterna9ve aux solvants liquides polaires et semi-‐polaires tels que le méthanol, l’ éthanol, l’acétone…

Extrac8on par CO2 supercri8que

Pression cri9que 73 bars Température cri9que 31°C

Pression « acceptable » au niveau industriel Température modérée, non oxydant Biocide Non toxique, ininflammable Bon marché (environ 0.2 -‐ 1 €/kg) Pouvoir solvant variable => sélec8vité adaptable S’élimine aisément (simple décompression) Pas de mouillage du matériau traité

Alterna9ve aux solvants liquides apolaires (HC, halogénés) Extrac9on d’huiles, de composés lipophiles 22

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9. Aspects économiques Extrac9on de composés mineurs => Input technologique plus

important : •  Importance du coût du traitement dans le prix de revient des

extraits

•  Perte ou valorisa9on du résidu d’extrac9on (composés majeurs) Règle de base : prix de revient global du traitement < valeur ajoutée

créée par le traitement

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Stratégies d’op-misa-on du profit

Extrac9on / frac9onnement / purifica9on

•  Où s’arrêter ? à Règle de base : prix de revient global du traitement < valeur

ajoutée créée par le traitement à Op9miser le gain : marché visé, coût, perte ou valorisa9on du

résidu

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10. Aspects collatéraux

Composés indésirables : •  Toxicité •  Odeurs/arômes •  Contaminants co-‐extraits (ex : pes9cides, métaux lourds,…) Stratégies : •  paramétrage de l’extrac9on : sélec9vité, non extrac9on des

indésirables ou main9en sous un seuil acceptable ou légal •  décontamina9on post-‐traitement •  transfert d’applica9on (ex: huile essen9elle en conserva9on

alimentaire => désinfec9on alimentaire suivie de rinçage)

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Plate-forme technologique d’extraction Zone ATEX Equipements d’extraction Laboratoire de chimie analytique Equipe multidisciplinaire

11. Conclusions

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•  Traitement de la biomasse par des procédés d’extraction traditionnels et verts:

–  Procédés traditionnels (macération, percolation, hydrodistillation,…)

–  Extraction à l’aide de solvants sous pression

–  Assistance à l’extraction

Nos procédés

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Matière première végétal

Concentration/ séchage

Extraction

Qualification

Activité antimicrobienne

Activité antioxydante Activité anti-inflammatoire

Toxicité …

Quantification

0 2 4 6 8 10 12 14

Time (min)

Rosm

arin

ic a

cid Ca

rnos

ic a

cid

Carn

osol

Validation/ Application

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CELABOR

•  CELABOR, votre partenaire scien9fique de proximité pour la valorisa9on de vos co-‐produits et pour le développement d’extraits naturels à haute valeur ajoutée

•  Aides financières à l’innova9on dans les PME : chèques technologiques, étude de faisabilité au 9tre de support technique

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Contacts

Merci de votre a\en9on Roland Cuvelier Cécile Beauve 0471/769 517 087/322 467 [email protected] [email protected]

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Environment

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