Le projet éthanol mis en place au lycée

Le projet éthanol mis Le projet éthanol mis en place au lycéeen place au lycée

Objectif 2007:Objectif 2007:

Production d’un Agro-Production d’un Agro-carburantcarburant

À base de pain recycléÀ base de pain recyclé

La matière premièreLa matière premièreun déchet le pain du un déchet le pain du

selfself

pain blancpain blanc récupéré au récupéré au self après le self après le

serviceservice

TREMPAGETREMPAGE

La fabrication de l’éthanol La fabrication de l’éthanol assurée par la levure de assurée par la levure de

boulangerboulanger

Observation au microscope Observation au microscope optique objectif x40optique objectif x40

La préparation du milieu de La préparation du milieu de culture pour la levure de culture pour la levure de

boulangerboulangerPesé du milieu Sabouraud Pesé du milieu Sabouraud + 2% de glucose+ 2% de glucose

Ajout de l’eau déminéraliséeAjout de l’eau déminéralisée

La mise en culture de la La mise en culture de la levure et l’obtention du levure et l’obtention du

levainlevain

+ levure+ levure

2h30 d’humidification du pain 2h30 d’humidification du pain et de culture des levures et de culture des levures

Récupération de la mie de Récupération de la mie de pain humidifiée pain humidifiée

Le broyage du pain mouilléLe broyage du pain mouillé

avec ou sans la croûteavec ou sans la croûte

broyagebroyage

Mélange pain broyer 1/3 Mélange pain broyer 1/3 et levain 2/3et levain 2/3

Conditions de cultureConditions de cultureAgitation, aération et Agitation, aération et

températuretempérature

Au bout de 2 semaines de Au bout de 2 semaines de fermentation la pâte fermentation la pâte

cellulaire sédimente , on cellulaire sédimente , on peut prélever le surnagent peut prélever le surnagent

pour le distiller pour le distiller

Agitation et Agitation et légère légère

aération pour aération pour faciliter faciliter

l’accès au l’accès au substrat pour substrat pour les levures les levures

En quoi consiste la En quoi consiste la fermentation ?fermentation ?

Observation du mou de fermentationObservation du mou de fermentation

Levure bourgeonante Levure bourgeonante

Vérification de l’état de Vérification de l’état de survie des levuressurvie des levures

La distillation du surnageant La distillation du surnageant

L'éthanol contenu dans le surnagent L'éthanol contenu dans le surnagent s'évapore à 70°C, il est ensuite s'évapore à 70°C, il est ensuite

condensé puis récupéré dans le ballon condensé puis récupéré dans le ballon

Peu à peu, on récupère Peu à peu, on récupère l'éthanol prêt a l'emploi l'éthanol prêt a l'emploi dans un ballondans un ballon

Récupération de Récupération de l'éthanoll'éthanol

L'éthanol gazeux L'éthanol gazeux passe dans la passe dans la colonne colonne réfrigérante et se réfrigérante et se condense condense

Du pain recyclé à l’éthanol Du pain recyclé à l’éthanol distillé distillé

Maintenant, il ne reste plus Maintenant, il ne reste plus qu’à faire rouler les qu’à faire rouler les

voitures.. voitures..

Vroum, Vroum… Vroum, Vroum…

Objectif 2008:Objectif 2008:

Production d’éthanolProduction d’éthanol

À base de pain recycléÀ base de pain recyclé

et et

de topinambourde topinambourNotre objectif Notre objectif

l’amélioration de la l’amélioration de la production d’éthanolproduction d’éthanol

PHASE PHASE DE DE

REFLEXIONREFLEXION

Pain recyclé = soucis de rendement de production en éthanol

Décision : introduction d’une nouvelle source de carbone. Mais laquelle ?

 Réflexion sur les agrocarburants : 

??

Décision : Prendre en compte les risques de ce type de production : 

Risque de concurrence avec les Risque de concurrence avec les productions alimentaires au profit productions alimentaires au profit

de la production d’énergie de la production d’énergie

Remplir le réservoir d’un 4x4 avec 94,5 litres d’éthanol pur nécessite environ 204 kg de maïs, soit l’équivalent en calories pour nourrir une personne pendant un an.

selon une étude publiée par la revue américaine Foreign Affairs

Hausse du prix des matières Hausse du prix des matières premières premières

Depuis le début de l’année 2007, le prix du blé a augmenté de 61,3%, le maïs de 53,9% et les oléagineux de 20,3%.

selon l’Insee

Risque de pénurie de denrées Risque de pénurie de denrées alimentaires dans les pays les plus alimentaires dans les pays les plus

pauvres pauvres L’usage de plus en plus fréquent de l’éthanol comme biocarburant risquerait de menacer l’alimentation des 2,7 milliards de personnes dans le monde qui vivent avec moins de 2  dollars par jour. Risque de famine.

Risque environnemental si la Risque environnemental si la production devient intensive production devient intensive

- Consommation de grandes quantités d'eau, - Pollution des eaux par l'usage abusif d’engrais et de pesticide,- Épuisement des sols par une surexploitation des terres...

Risque d’accentuer les problèmes de Risque d’accentuer les problèmes de déforestation déforestation

Déjà constaté au Brésil pour la production de canne à sucre (filière alcool) et en Indonésie, certains pays d’Afrique, d’Asie et d’Amérique latine pour la plantation de palmier à huile (filière huile)

Notre choix: le Topinambour

Pourquoi ?Tubercule originaire du Canada et ramené en France par les colons en 1613.

Utilisé en tant que légume de rationnement lors de la seconde guerre mondiale et sous sa forme fourragère, il a permis de nourrir le bétail.

A l’heure actuelle, grâce à ces fleurs ressemblant à celle du tournesol et sa fleuraison automnale, le topinambour est davantage utilisé dans les massifs floraux et sa consommation reste marginale.

Rustique et facile à cultiver même sur des sols les plus pauvres, il n'est pas sensible aux maladies, ni aux prédateurs, ni au froid tant que le tubercule reste dans la terre et il ne nécessite pas d’arrosage.  

Riche en inuline, il n’est pas assimilable par notre organisme et sert plutôt de fibre alimentaire facilitant le transit intestinal. 

PHASE PHASE DE DE

RECHERCHERECHERCHE

Avec les 2ème Avec les 2ème année de BTS année de BTS

BiotechnologiesBiotechnologies

Examen microscopique des Examen microscopique des différentes souches différentes souches

Kluveyromyces lactis (KL)

Vérification de la pureté des Vérification de la pureté des différentes souchesdifférentes souches

Isolement des différentes souches

des levains sur milieu Sabouraud 

Examen macroscopique des Examen macroscopique des différentes souches différentes souches

Aspect microscopique des colonies des différentes souches 

sur milieu Sabouraud après 48 heures d'Incubation à 30°C

Test d'assimilation de l'amidon et Test d'assimilation de l'amidon et de l'inuline par les différentes de l'inuline par les différentes

souchessouches  Allumage du bec bunsen pour créer une

zone stérile pour manipuler à l'abris de toute contamination

Réalisation d'une

suspension  

Dépôt d'une strie de 10µL de chaque suspension sur les deux boîtes de milieu Auxanogramme + inuline ou amidon avec une anse calibrée, incubation 48h à 30°C

Toutes des souches de levures testées sont capables d'assimiler l'Inuline et l'Amidon comme seules sources de

carbone

Suivi de croissance des souches de levure Suivi de croissance des souches de levure en présence de différentes sources de en présence de différentes sources de

carbone et dans des conditions carbone et dans des conditions physiologiques variables physiologiques variables

Suivi de croissance par mesure du Suivi de croissance par mesure du trouble à l'aide du trouble à l'aide du

spectrophotomètre spectrophotomètre 

Suivi de croissance par comptage Suivi de croissance par comptage des levures en cellule de Malassez  des levures en cellule de Malassez  

levure

Exploitation des résultats  Exploitation des résultats  

le suivi de croissance de toutes les souches en présence d'amidon et d'inuline à différentes températures nous

renseigne sur la température la plus favorable au développement des levures, ici il s'agit de la température

30°C

Préparation de la boîte de dosage Préparation de la boîte de dosage de l'inuline dans le jus de de l'inuline dans le jus de

TopinambourTopinambour

Préparation du jus de topinambour Préparation du jus de topinambour à doserà doser

Broyage des tubercules de topinambour

à l'aide d'une centrifugeuse 

Filtration du jus obtenu

Dépôt des disques pour le dosage Dépôt des disques pour le dosage de l'inulinede l'inuline

Dépôt des disques sur la boîte ensemencée

avec Kluveromyces marxianus

Imprégnation des disques avec 10µL de chaque dilution de la solution d'inuline à 1%

Dépôt des disques à l'aide d'une pince stérile

Malheureusement, ce test n'a pas donné des résultats concluants : absence de pousse de Kluveromyces marxianus

et développement des microorganismes présents dans le jus de topinambour non filtré avant dépôt.

Récupération de la mie de pain Récupération de la mie de pain 

Récupération uniquement de la mie de pain car la croûte contient des

substances inhibitrices de la fermentation

Récolte et Lavage des tubercules de Récolte et Lavage des tubercules de topinambourtopinambour

Ramassage des tubercules de topinambour après sa fleuraison à l'automne

Tubercules de Topinambours récoltés dans un seau

Lavage des tubercules de Topinambour

pour éviter l'introduction de bactéries

du sol dans le mou de fermentation 

Pesée des tubercules de Pesée des tubercules de topinambour et de la mie de paintopinambour et de la mie de pain

Pesée des tubercules de Topinambour en vu du calcul du rendement

de production en éthanol

Pesée de la mie de pain en vu du calcul du rendement de production

Découpe et Broyage des tubercules Découpe et Broyage des tubercules de Topinambourde Topinambour

Découpe des tubercules de topinambour

Broyage des tubercules de topinambour et obtention du jus

pour la fermentation

Broyage de la mie de pain et obtention du jus pour la fermentation

Choix des différentes fermentations Choix des différentes fermentations à mener en fonction des résultats à mener en fonction des résultats

obtenus au cours de la séanceobtenus au cours de la séance

synthèse des résultats de croissance

Mise en route des différentes Mise en route des différentes fermentationsfermentations

Mélange des différents jus pain et/ou topinambour et levain de levure en fonction des résultats

les plus concluant obtenus lors des suivis de croissance

Jus de mie de pain + Kluveromyces marxianus

Mous près à être incubésMous près à être incubés

Incubation à l'étuve à 30°C la Incubation à l'étuve à 30°C la température optimale de température optimale de

développement des levuresdéveloppement des levures

Suivi de l'augmentation du taux d'alcool Suivi de l'augmentation du taux d'alcool dans les mous de fermentation : dans les mous de fermentation :

prélèvement d'échantillons de mou à prélèvement d'échantillons de mou à intervalles réguliers pour doser l'éthanolintervalles réguliers pour doser l'éthanol

Agitation des erlens contenant les mous de fermentation

Ouverture d'un erlen

Récupération de quelques millilitres de chaque mou de fermentation

Congélation en attente d'un dosage de l'éthanol

Identification et conservation Identification et conservation des souches de levuredes souches de levure

Auxanogramme : test d'assimilation de différentes sources de carbone par voie oxydative

la présence d'une culture traduit la capacité de la souche à assimiler la source de carbone par voie oxydative

  Zymogramme : test d'assimilation de différentes sources de carbone par voie fermentative

le virage de l'indicateur coloré du bleu au jaune traduit la capacité de la souche à assimiler la source de carbone par

voie fermentative

test de réduction du TTC, l'apparition d'un anneau rose

signifie que le TTC est réduit par la souche de levure étudiée

Distillation des moûts de Distillation des moûts de fermentationfermentation

Filtration du mou de fermentation

Filtrat du mou de fermentation versé dans le ballon du distillateur

Distillation du filtrat du mou de fermentation

PHASE PHASE DE DE

PRODUCTIONPRODUCTION

Avec les 2nd option Avec les 2nd option Biologie Laboratoire Biologie Laboratoire

ParamédicalParamédical

Préparation du milieu Sabouraud pour la culture des levures

Pesée de la poudre de milieu Sabouraud

Ajout de l'eau pour dissoudre la poudre de milieu

Agitation à 150°C avec un agitateur magnétique quelques minutes

Mise en culture des différentes souches de levures

Ouverture de l'erlen de préculture de levure et mélange avec le milieu Sabouraud

Incubation des cultures de levures pendant 2h30 à l'étuve à 30°C

Incubation 2h30 des différentes souches de levures

Préparation du topinambour

Lavage des tubercules pour les débarrasser de la terre qui apporte des germes néfastes

à une bonne fermentation alcoolique

Récupération des germes de tubercule de topinambour pour les planter dans les espaces verts du

lycée

Découpe du topinambour en petits morceaux avant de les broyer

Les morceaux de topinambours sont stockés dans un grand bêcher avant

broyage

Pesée du topinambour

Broyage du topinambour et

obtention d'un jus riche en inuline substrat de la fermentation alcoolique

par les levures

Préparation la mie de pain

Récupération uniquement de la mie de pain riche en amidon substrat de la fermentation alcoolique par les levures

La croûte du pain n'est pas utilisée car elle contient des agents inhibiteurs de la

fermentation alcoolique

Pesée de la mie de pain Ajout d'eau et broyage de la mie de pain

Préparation des différents mous de fermentation

1er Mélange : Pain + Saccharomyces cerevisiae ( levure de boulanger ) 

Ajout de la préculture de Saccharomyces cerevisiae dans le broyat de mieMélange à l'aide du mixeur pour fluidifier le mélange

Mélange Pain + Saccharomyces cerevisiae

près à être incuber pour 3 semaines à 30°C

3ème Mélange : Topinamabour + Torulopsis rubra

Dépôt d'une partie du jus de topinambour dans un erlen

Mesure du volume de la culture de Kluveromyces marxianus à ajouter dans une grande éprouvette

4ème Mélange: topinambour + pain + Kluveromyces marxianus et Torulopsis rubra

Mélange des cultures de Kluveromyces marxianus et Torulopsis rubra

Avec les 2nd option Avec les 2nd option Biologie Laboratoire Biologie Laboratoire

ParamédicalParamédical

RENCONTRE DU RENCONTRE DU PROJET ETHANOL ET PROJET ETHANOL ET

DU PROJET DU PROJET COMPOSTAGECOMPOSTAGE

LE PROJET : Tri sélectif au self en janvier

En janvier, lancement du projet d'expérimentation du compostage actif des déchets de cantines et des déchets verts du lycée.

Récupération du composte obtenu à partir du traitement des déchets biodégradables du self

Direction l'entrée du lycée, pour déposer le composte...

Dépôt et étalage du composte

Dépôt et étalage du composte

Dispersion des tubercules de topinambours sur le tapis de composte

Seau contenant les tubercules de topinambour

Plantation des tubercules dans le composte

Tubercules de topinambour

Récupération du terreau pour recouvrir les tubercules

Les tubercules sont recouverts de terreaux

Silence ça pousse...

Objectif 2009:Objectif 2009:

Production d’éthanolProduction d’éthanol

à partir de la fermentation à partir de la fermentation du pain recyclé et de du pain recyclé et de

topinambourtopinambour

Phase test en Génie Phase test en Génie fermentairefermentaire

Préparation suspension pour Préparation suspension pour observation microscopique observation microscopique

Examen Examen microscopimicroscopi

que des que des différentes différentes souches souches

Saccharomyces cerevisiae (SC)

Kluveromyces lactis (KL)

Suivi de la Suivi de la croissance de croissance de

différentes levures différentes levures en présence en présence d’amidon ou d’amidon ou

d’inuline à 30°C, 250 d’inuline à 30°C, 250 rpm, pH 5-6 rpm, pH 5-6

GENIE FERMENTAIRE GENIE FERMENTAIRE

Prélèvement Prélèvement d’un échantillon d’un échantillon

de moût de de moût de fermentation fermentation

sur SGisur SGi

Prélèvement Prélèvement d’un échantillon d’un échantillon

de moût de de moût de fermentation fermentation

sur Trytonsur Tryton

Prélèvement d’un Prélèvement d’un échantillon de moût de échantillon de moût de

fermentation sur fermentation sur SartoriusSartorius

Préparation Préparation cuve pour une cuve pour une

lecture lecture d’absorbanced’absorbance

Lecture de Lecture de l’absorbancel’absorbanceà 600nm au à 600nm au

spectrophotomèspectrophotomètretre

Choix des différentes Choix des différentes fermentations à mener en fermentations à mener en

fonction des résultats obtenus fonction des résultats obtenus au cours de la séanceau cours de la séance

Résultats de suivi de Résultats de suivi de croissance avec l’inulinecroissance avec l’inuline

Résultats de suivi de Résultats de suivi de croissance avec l’amidoncroissance avec l’amidon

Vérification de l’absence de Vérification de l’absence de contamination en cours de contamination en cours de

fermentation par isolement sur fermentation par isolement sur gélose Sabouraudgélose Sabouraud

Présence d'un seul type de colonie sur chaque isolement donc les différentes souches sont

pures

  Zymogramme : test d'assimilation de

différentes sources de carbone par voie

fermentative

Profilage biochimique des Profilage biochimique des différentes souchesdifférentes souches

 Zymogramme : test d'assimilation

de différentes sources de carbone

par voie fermentative

le virage de l'indicateur coloré du bleu au jaune traduit la capacité de la souche à assimiler la source de

carbone par voie fermentative

  auxanogramme : test d'assimilation de

différentes sources de carbone par voie oxydative

Auxanogramme : test d'assimilation de

différentes sources de carbone par voie oxydative

la présence d'une culture traduit la capacité de la

souche à assimiler la source de carbone par voie oxydative

Mise en route des différentes Mise en route des différentes fermentationsfermentations

Récupération uniquement de la mie de

pain car la croûte contient des substances

inhibitrices de la fermentation

Récolte et Lavage des

tubercules de topinambour

Pesée des tubercules de topinambour et de la mie de pain

Découpe et Broyage des tubercules de

Topinambour

Broyage de la mie de pain et obtention du jus pour la

fermentation

Mélange des différents jus pain et/ou topinambour et levain de levure en fonction des résultats les plus concluant obtenus lors

des suivis de croissance

prélèvement des moûts à t0

Mous près à être incubésMous près à être incubés

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MERCI DE VOTRE VISITE

TOUT AU LONG DE LA JOURNÉE VENEZ DECOUVRIR TOUT AU LONG DE LA JOURNÉE VENEZ DECOUVRIR LE TERROIR AVEYRONNAIS LE TERROIR AVEYRONNAIS 

- à 12h : Apéro dégustation d’un verre de vin rouge de Marcillac avec du fromage Laguiole AOC et du pain de campagne,-à 16 h : Goûter délice de Fouace Aveyronnaise,

-à 19h : Apéro autour d’un verre de Ratafia,

suivi du Repas Aligot – Saucisse et d’une Animation musicale.

TOUTE LA TOUTE LA JOURNEE JOURNEE ATELIER ATELIER

DECOUVERTE DECOUVERTE DES TRAVAUX DES TRAVAUX DES ELEVESDES ELEVES

Diaporama réalisations 2008Galerie photos et planches de présentation des projetsObservation des levures au microscope, distillation de l’éthanol