VALORISATION DE LA FRACTION LIGNOCELLULOSIQUE DES RÉSIDUS AGRICOLES PAR DES PROCÉDÉS DE BIORAFFINERIE : APPLICATION AUX HAMPES DE BANANIERS (Musa spp.)

La composition chimique et les caractéristiques structurales de la fraction lignocellulosique des hampes de
bananiers de la variété Grande naine (Musa cavendish) ont été analysées. Les composants
lignocellulosiques majeurs étaient la cellulose (36,3%) et les hémicelluloses (17,8%). De même, des
fractions importantes en composés extractibles à l’eau (13,6%) et en cendres (30,2%) ont été observées. La
teneur en lignine était, quant à elle, relativement faible (6,6%).
Afin d’évaluer l’influence du facteur génotypique sur la composition des hampes de bananiers, trois
cultivars ont été sélectionnés et comparés. Il s’agit des cultivars Grande naine (AAA), Pelipita (ABB) et
CRBP969 (AAAB). Il en est ressorti que les teneurs en fractions cellulose, hémicelluloses étaient
statistiquement similaires. Cependant, le cultivar Grande naine avait une teneur significativement plus
élevée en cendres totales et une teneur en lignine insolubles significativement plus faible. De plus, l’analyse
structurale des fractions de lignine pour les trois cultivars a permis de mettre en évidence des différences
significatives des proportions en unités H/G/S de lignine. Sur base de ces résultats, il a pu être déterminé
que la variété Grande naine était plus adaptée pour une valorisation par voie biochimique.
L’un des principaux obstacles à la conversion de la biomasse par voie biochimique est la teneur en
complexes lignine-hémicelluloses. Dans ce travail, deux techniques de prétraitement ont ensuite été
investiguées pour l’extraction des hémicelluloses et de la lignine.
Pour l’extraction des hémicelluloses, la technique de prétraitement par explosion à la vapeur a été
investiguée. Il a pu être observé une corrélation entre le rendement d’extraction des hémicelluloses (41,7% ;
42,3% et 70,4%) et la sévérité du traitement (2,97 ; 3,57 et 3,78 respectivement). Cependant, le traitement à
un facteur de sévérité de 2,97 permettait de minimiser la formation de composés inhibiteurs (5-HMF) et
d’obtenir des hémicelluloses à plus haut poids moléculaire (143790 g/mol). L’analyse structurale a permis
de déterminer que les hémicelluloses extraites étaient majoritairement des arabino-glucuronoxylanes
(AGX). Enfin, une co-extraction de la lignine a été observée. Cependant, le fractionnement à l’éthanol
(80%) a permis de les séparer des hémicelluloses extraites. Néanmoins, les teneurs résiduelles en lignine
dans les extraits d’hémicelluloses précipitées à 60% d’éthanol restaient significatives par rapport aux
teneurs initiales dans les fractions d’hémicelluloses (24%, 20% et 28% respectivement).
Pour l’extraction de la lignine, deux solvants d’extraction (acide acétique/acide formique/eau et acide
sulfurique/éthanol/eau) associés à deux méthodes de chauffages différentes (conduction thermique et
microondes) ont été investiguées. La méthode d’extraction par un chauffage par microondes et à l’aide du
mélange d’extraction acide sulfurique/éthanol/eau s’est avérée être la plus efficace. Cette méthode
d’extraction a permis l’extraction de la lignine avec un rendement plus élevé (58,7% Vs 45,3%) ayant une
plus grande pureté (76.5% Vs 71,0%) relativement à la méthode par conduction thermique et à l’aide du
mélange d’extraction acide acétique/acide formique/eau. En effet, durant le processus d’extraction, le
chauffage par microondes favorise les réactions d’hydrolyse par la fragilisation ciblée des groupes
dipolaires au sein de la macromolécule de lignine et entre la lignine et les hémicelluloses.
Cette étude a démontré que les hampes de bananier constituent une ressource de biomasse intéressante pour

une valorisation par les procédés de bioraffinage. Diverses options de valorisation des produits et sous-
produits de prétraitement et de transformation (liqueur résiduelle riche en potassium, hémicelluloses,

lignine, acide lactique, résidu solide) ont été identifiées. Il a aussi été déterminé que l’implantation d’une
bioraffinerie des hampes de bananier intégrée à une exploitation agricole permettait une intégration de la
majorité des produits générés et des opportunités d’emplois pour les populations locales. Néanmoins, des
essais de transformation à l’échelle pilote permettront d’évaluer précisément les rendements économique,
énergétique et écologique.