Solvants alternatifs et techniques innovantes pour l'éco-extraction des huiles végétales à partir de graines oléagineuses

Alternative solvents and innovative techniques for green extraction of vegetable oils from oleaginous seeds

• Auteur / Autrice : Anne-Gaëlle Sicaire
• Direction : Maryline Abert Vian, Farid Chemat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences Agronomiques
• Date : Soutenance le 08/07/2016
• Etablissement(s) : Avignon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 536 « Sciences et agrosciences » (Avignon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sécurité et Qualité des Produits d'Origine Végétale
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Maingonnat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sergueï Nikitenko, Frédéric Fine
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bruno Andrioletti, Pascale Subra

Mots clés

Mots clés contrôlés

Extraction (chimie)

Extraction par solvant

Huiles végétales

Mots clés libres

Ultrasons

Solvants alternatifs

Eco-extraction

Huile végétale

Micro-ondes

Ultrasound

Microwaves

Alternative solvents

Green extraction

Vegetable oil

Résumé

Ces dernières années, l’intérêt croissant porté aux considérations environnementales et à la sécurité des procédés pose la question de l’utilisation de solvants pétrochimiques nocifs non renouvelables tels que l’hexane, mais aussi de la quantité d’énergie investie dans le procédé de trituration des graines oléagineuses. L’objectif de cette thèse a donc consisté en la recherche et le développement de procédés d’éco-extraction d’huile végétale, issue de graines oléagineuses, grâce à des technologies innovantes (ultrasons et micro-ondes) et des solvants alternatifs plus respectueux de la santé et de l’environnement. La première partie de ce manuscrit propose en premier lieu l’optimisation du procédé d’extraction à l’hexane d’huile de colza à partir d’écailles de pression avec des ultrasons. Bien que ceux-ci aient un impact positif sur les rendements, le temps d’extraction et la consommation de solvant, l’utilisation de l’hexane reste problématique. Dans une deuxième partie, la substitution de l’hexane par des solvants alternatifs plus « verts » a donc été considérée. Une première approche expérimentale a été complétée par une approche prédictive grâce à l’utilisation d’outils d’aide à la décision : les paramètres de solubilité de Hansen et le modèle COSMO-RS. Cette démarche a conduit à la sélection d’un solvant, le 2-méthyltétrahydrofurane, pour la réalisation d’une étude complète allant de l’échelle laboratoire à l’échelle pilote. Dans une troisième et dernière partie, la combinaison de solvants alternatifs avec une technique innovante, les micro-ondes, pour l’extraction d’huile colza à partir d’écailles de pression a été envisagée. Cette étude a mis en évidence l’intérêt des micro-ondes dans le cas d’une sélectivité de chauffage entre la biomasse et le solvant.

In recent years, the growing interest in environmental considerations and process safety raises the issue of the use of non-renewable petrochemical harmful solvents such as hexane, but also the amount of energy invested in the process of oilseed crushing. The objective of this thesis has consisted in the research and development of green extraction processes of vegetable oil from oil seeds through innovative technologies (ultrasonic and microwave) and alternative solvents more respectful of health and environment. The first part of this manuscript describes the optimization with ultrasound of the extraction process, using hexane, of oil from rapeseed cake. Although ultrasound have a positive impact on extraction yield, extraction time and solvent consumption, the use of hexane remains questionable. In the second part, substituting hexane by "green" alternative solvents has been considered. A first experimental approach was supplemented by a predictive approach through the use of decision tools: Hansen solubility parameters and COSMO-RS model. This led to the selection of a solvent, 2-methyltetrahydrofuran, for conducting a comprehensive study from laboratory to pilot scale. In a third and final part, the combination of alternative solvents with an innovative technology, microwaves, for the extraction of oil from rapeseed cake was investigated. This study highlighted the benefit of microwaves in the case of a selective heating between biomass and solvent.