Valorisation des résidus de canneberges via la pyrolyse et la filtration membranaire pour l'obtention des produits à valeur ajoutée pour l'agriculture.

L'Association des producteurs de canneberges du Québec (APCQ) estime que plus de 23 000 tonnes de résidus de canneberges sont générées chaque année dans la province. Ces résidus, qui sont souvent stockés dans les fermes pendant plusieurs années, posent actuellement certains problèmes environnementaux qui pourraient compromettre le 1er rang mondial du Québec dans la production de canneberges biologiques. Ainsi, en raison des préoccupations environnementales telles que les émissions de gaz à effet de serre ainsi que des défis en matière de gestion des déchets et d'utilisation des terres, le ministère du Développement durable, de l'Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques envisage d'interdire le stockage des résidus de canneberge dans les champs pour une durée de plus de 12 mois. Pour cela, l'Association des producteurs de canneberges du Québec cherche activement des voies de valorisation pour ces résidus. Par ailleurs, le secteur agricole québécois cherche des alternatives aux produits phytosanitaires conventionnels, qui ont des effets négatifs sur l'environnement. C'est dans ce contexte qu’intervient ce projet, qui vise à valoriser les résidus de canneberges en produits à valeur ajoutée s'inscrivant ainsi dans le concept de bioéconomie et d'économie circulaire. Compte tenu de la composition des résidus de canneberges très riches en composés phénoliques (surtout en lignine), la pyrolyse s'impose comme un procédé adapté pour transformer ces résidus en produits à valeur ajoutée (la bioéconomie). La pyrolyse est un procédé thermochimique de décomposition de la biomasse en l'absence d'oxygène, qui se déroule généralement à des températures comprises entre 200 et 800 °C engendrant la production de gaz, une fraction liquide (aqueuse et organique) et une fraction solide (charbon). Ce procédé est couplé à un processus de filtration membranaire pour fractionner la phase aqueuse de la fraction liquide (appelé vinaigre du bois) en ses constituants principaux (l’acide acétique (perméat) et les composés phénoliques (rétentat)) pouvant être utilisés dans l’agriculture (économie circulaire). En effet, des tests de biostimulation des croissances ont été réalisés avec le rétentat (composés de fraction phénolique) sur des cultures de sauge, basilic et persil, et des tests de bioherbicide ont été réalisés sur des mauvaises herbes (chiendent et trèfle blanc) souvent rencontrées dans les champs de canneberge. Ces procédés et méthodes utilisés ont donné des résultats très concluants et prometteurs. Les conditions opératoires de la pyrolyse des résidus de canneberge ont été les suivantes : un débit d'azote de 5 L/min, une taille de particules entre 2 et 5 mm et un temps de séjour de 100 secondes. Les rendements et la composition des pyrolysats ont été caractérisés par la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse pour évaluer l'effet de la température et du taux d'humidité. Les résultats ont montré que les conditions optimales pour obtenir le rendement le plus élevé en vinaigre de bois (35,42 % en poids) ont été une température de pyrolyse de 475 °C et un taux d'humidité de 20 %. Pour ce qui est du procédé membranaire, une membrane de nanofiltration NF (Desal DL) a été sélectionnée pour son efficacité de séparation présentant un flux élevé (2,22E-6 m/s) et des taux de rétention de 28,80 % et 52,12 % pour l'acide acétique et le catéchol, respectivement. Pour les tests de biostimulation, les résultats ont montré que les pourcentages de germination les plus élevés ont été obtenus après le traitement du terreau avec des concentrations de 1 % et 2 % respectivement pour le basilic (96 %) et le persil (88,9 %). En revanche, la germination des graines de sauge a été inhibée à toutes les concentrations en raison de l'activité allélochimique du catéchol. Par ailleurs, les plantes traitées avec une concentration de 2 % ont présenté une augmentation significative de la teneur en chlorophylle totale par rapport au témoin : 8,60 % pour le basilic, 29,68 % pour le persil et 71,93 % pour la sauge. En ce qui concerne l'activité herbicide, le perméat a montré une phytotoxicité significative, entraînant des lésions foliaires. Le pourcentage de ces lésions a été déterminé par le rapport entre la conductivité électrique avant et après autoclavage, donnant des valeurs de 62,27 % pour le chiendent et de 20,45 % pour le trèfle blanc.

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