La technologie pour la production de Minerv-PHA™ comporte des suites de sous-procédés permettant de transformer les sources de carbone contenues dans des sous-produits de l'agriculture en polyhydroxyalcanoates (PHA), des molécules présentant des propriétés qui leur permettent de se substituer, à l'échelle commerciale, à un grand nombre de matières plastiques d'origine fossile, présentant, en plus, une particularité qui les distingue de ces dernières : la biodégradabilité.
Les polyhydroxyalcanoates (PHA) sont biodégradables en phase de compostage, comme d'autres bioplastiques, mais aussi dans des eaux libres, caractéristique tout à fait particulière, grâce à l'activité métabolique des micro-organismes présente de façon naturelle dans le milieu.
La technologie de Bio-on est conçue de façon à respecter et à renforcer le caractère écologique et bio des polyhydroxyalcanoates (PHA).
Les produits plate-forme sont au nombre de deux:
PHB : polyhydroxybutyrate
PHBVV : polyhydroxybutyrate-valérate-valérate.
Les deux produits plate-forme présentent des propriétés substantiellement différentes, permettant de les substituer à des plastiques traditionnels d'origine fossile, non biodégradables, de types divers.
En réalité les PHBVV sont une famille de molécules dont le caractère de flexibilité peut être modulé en fonction des nécessités de l'application.
Les sous-procédés sont les suivants:
a) phase de fermentation ou en amont,
b) phase de récupération ou d'épuration, ou en aval.
a) Fermentation
Le processus de fermentation est fondé sur la capacité, par un microorganisme bactérien, de l'espèce Ralstonia eutropha, de métaboliser les sources de carbone de manière à les transformer en polyhydroxyalcanoates (PHA).
Les sources de carbone utilisées peuvent provenir d'origines variables, par exemple:
sous-produits du secteur de la betterave à sucre
sous-produits du secteur de la canne à sucre
glycérol, même brut, provenant des phases de production de biodiésel.
huiles et graisses d'origines diverses
Une première phase de croissance encourage l'augmentation de la biomasse bactérienne, autrement dit le nombre de cellules présentes ; à cette fin:
- Nous fournissons tous les éléments nutritifs nécessaires, afin d'assurer la duplication du microorganisme dans les meilleurs délais ;
- Nous assurons la régulation des paramètres de procédé (pH, température et pression), de façon à obtenir un milieu optimum pour une croissance rapide ;
- Nous avons plus de phases de croissance végétative en cours dans le fermenteur en série, dont le but est de libérer la partie productive des temps morts de la croissance de la biomasse.
Le microorganisme utilisé est totalement non pathogène : en conséquence, il ne présente aucun risque pour les opérateurs ou les personnes situées à proximité de l'établissement de production.
Les objectifs essentiels du procédé de fermentation sont les suivants :
- obtenir un rendement élevé de la transformation du substrat en polyhydroxyalcanoate (PHA).
- obtenir un taux de production élevé de polyhydroxyalcanoate (PHA) par unité de temps.
Comme nous l'avons indiqué précédemment, il y a des phases productives qui, d'un point de vue temporel, n'influent aucunement sur la production horaire, parce qu'elles surviennent au cours de phases parallèles à la phase de production en fermentation proprement dite ; ces phases auxiliaires sont les suivantes :
- croissance du microorganisme dans les phases végétatives, en fiole ou en fermenteur ;
- traitement stérilisant du coproduit contenant la source de carbone ;
- préparation des solutions nutritives intégrant le métabolisme bactérien.
À l'issue du procédé de fermentation, la décharge du mélange riche en polyhydroxyalcanoates (PHA) a lieu rapidement, de façon à libérer chaque phase successive du fermenteur, qui repasse rapidement en phase de lavage, d'aménagement et de stérilisation pour l'inoculum suivant, préparé d'avance.
b) Récupération et épuration.
Pour résumer, la phase de recovery, jargon dans le domaine de la fermentation, a pour but d'extraire la molécule intéressée du mélange total représenté par le mélange fermenté, jusqu'à ce que l'on obtienne un produit brut à pureté élevée, affiné à un niveau commercial dans la phase d'épuration.
À l'issue du procédé, le micro-organisme présente une biomasse représenté, dans une mesure pouvant atteindre 80%, par des polyhydroxyalcanoates (PHA) contenus au sein de la paroi cellulaire ; en conséquence, la phase d'épuration de la technologie Bio-on fait partie de la famille de procédés, dont l'extraction comporte la destruction de la cellule. 20% de la biomasse est représentée par des protéines, des membranes plasmatiques, un contenu cytoplasmique général, pouvant être traité à l'aide de procédés d'épuration standard.
La prérogative de la technologie Bio-on, visant en premier lieu à maintenir le caractère écologique, et, en deuxième lieu, capable de garantir l'origine bio du carbone contenu et utilisé au cours du procédé, est celle de ne pas utiliser de solvants généralement qualifiés comme étant « organiques », tels le chloroforme et l'acétone, dont l'impact sur le milieu est élevé, et qui sont un facteur de dépenses important dans le procédé de production.