Les usines d’éthanol utilisent un système de traitement avancé pour produire des aliments à haute teneur en protéines et augmenter la capacité de l’usine tout en réduisant les scores CI.

Grâce au système de traitement avancé d’ICM, plusieurs usines d’éthanol ont été modernisées dans le but d’utiliser une nouvelle technologie permettant le fractionnement des grains de distillerie traditionnels en deux piles distinctes : une pile à haute énergie et une pile enrichie en levure et en protéines, appelée Protomax. Avec une production combinée d’éthanol de 300 millions de gallons par an, ces usines d’éthanol améliorées consomment environ 100 millions de boisseaux de maïs chaque année. Situées au milieu de la bande de maïs, ces usines fournissent de l’éthanol, du CO₂ et des aliments pour animaux à travers les États-Unis. 

Système de traitement avancé et centrifugation

Chuck Gallop, directeur de l’innovation chez ICM, précise que l’approche d’ICM concernant cette technologie a évolué ces dernières années. ICM propose une gamme de produits et de services pour l’industrie des biocarburants, conçus pour maximiser la productivité, diversifier les sources de revenus et produire des aliments pour animaux de grande valeur.  « Nous broyons le maïs au rouleau pour contrôler plus précisément la taille des particules, puis il est mélangé à de l’eau pour former une suspension avant d’être liquéfié », explique Gallop. « L’étape suivante consiste à extraire certains composants de cette boue grâce à un procédé de fractionnement appelé Technologie de Broyage Sélectif (Selective Milling Technology) et Technologie de Séparation des Fibres (Fiber Separation Technology). Ces deux technologies sont combinées pour séparer les solides des liquides, rebroyer les solides à l’état humide, puis effectuer plusieurs étapes de lavage en contre-courant de ces solides afin de produire une fibre propre. »

Chuck Gallop, Directeur de l’innovation pour ICM

Les solides sont séparés et déshydratés à l’aide d’une presse rotative pour créer un produit pauvre en protéines et en amidon, mais riche en fibres. Ces fibres contournent entièrement le processus de production d’éthanol, libérant ainsi de la capacité pour la fermentation et la distillation, tout en optimisant le rendement des pompes, des échangeurs de chaleur et des centrifugeuses. Une fois les fibres éliminées, le liquide riche en protéines et en amidon est traité par fermentation et distillation. La bière défibrée est traitée à l’aide de décanteurs optimisés.

« Nous utilisons un décanteur Flottweg optimisé pour le traitement des produits riches en protéines et l’élimination des graisses », explique Gallop.  Ce processus est appelé FOT (Feed Optimization Technology) - un processus en deux étapes qui utilise plusieurs améliorations du décanteur pour inclure une vis convoyeur à corps ouvert brevetée afin d’augmenter la capacité du décanteur et améliorer la sécheresse du gâteau. 

« Après le traitement par FOT, le gâteau lavé sortant du décanteur à deuxième passe contient désormais beaucoup plus de protéines que le gâteau de préparation traditionnel », explique Gallop. « Il comprend entre 55 et 57 % de protéines sur la base de la matière sèche. Le centrât des décanteurs à premier passe, qui serait normalement dirigé directement vers les évaporateurs, passe par un Sedicanter^®, le décanteur centrifuge Flottweg avec des forces centrifuges élevées. Cela permet d’éliminer les fines particules solides en suspension, notamment les restes de levure présents dans le centrât du décanteur. Le gâteau de levure est ensuite mélangé avec le gâteau du décanteur pour produire du Protomax™.  À ce stade, nous avons une drêche clarifiée qui est ensuite envoyé vers l’évaporation. »

Grâce à l’utilisation de Sedicanters^® dans le processus TS4™ d’ICM, les solides en suspension sont éliminés, les évaporateurs deviennent plus efficaces, et la quantité totale de solides peut augmenter considérablement dans le sirop. Cela permet d’obtenir entre sept et dix concentrations de solides dans le sirop. 

Traditionnellement, les usines d’éthanol produisent des drêches de distillation sèches avec des solubles, une grande pile du mélange le moins parfait de matériaux. L’approche d’ICM consiste à prendre cette pile de drêches de distillation sèches et de solubles et à la fractionner en piles ou composants individuels, ce qui la rend commercialisable pour des certains animaux ou des animaux de compagnie.  Par exemple, la fibre et le sirop sont mélangés, ce qui constitue un excellent aliment énergétique pour le bétail. Ensuite, la protéine est concentrée, la rendant idéale pour les vaches laitières, les porcs, les volailles, l’aquaculture et les animaux de compagnie. Lorsque l’huile de maïs des distillateurs est extraite, elle devient parfaite pour le biodiesel, le diesel renouvelable, le combustible aérien durable, et pour augmenter la teneur énergétique des aliments pour animaux.

De plus, un segment en forte croissance des combustibles renouvelables, comme le diesel renouvelable et le combustible aérien durable, est en train d’émerger. Les huiles végétales, en particulier l’huile de maïs des distillateurs, sont une matière première à faible indice de carbone (CI), idéale pour le diesel renouvelable et les combustibles aériens durables. 

Pourquoi l’équipement de séparation est nécessaire dans le processus FOT

Au cours des 20 à 25 dernières années du processus d’éthanol, une évolution a eu lieu, incluant l’amélioration de la séparation solide-liquide après la distillation. « Sans cette amélioration, nous devrions utiliser une quantité énorme d’énergie pour sécher les solides et évaporer l’eau », explique Gallop. « En fait, si nous revenons en arrière et que je devais décrire le processus d’éthanol en étapes très simples, la première étape serait de mélanger les céréales avec de l’eau. La deuxième étape consisterait à distiller l’éthanol des céréales et de l’eau, tandis que la troisième étape consisterait à séparer le grain restant de l’eau. À cet effet, nous utilisons des centrifugeuses. »

ICM utilise des centrifugeuses Flottweg pour séparer les solides en suspension de l’eau. L’eau, à ce stade, est envoyée vers les évaporateurs pour être concentrée en solubles de distillation condensés, plus couramment appelés sirop. Les solides, quant à eux, sont envoyés vers les sécheurs. « Sans cette étape de centrifugation, il y aurait trop de solides dans l’eau pour que les évaporateurs fonctionnent correctement et trop d’eau dans les solides pour les sécheurs. L’étape de centrifugation est essentielle au succès de chaque usine d’éthanol », explique Gallop. 

Conclusion

Depuis 2005, ICM et Flottweg ont établi un partenariat qui n’a cessé de se renforcer. Tout a commencé par l’installation de décanteurs dans le processus d’éthanol. Les décanteurs Flottweg étaient capables de traiter deux fois plus de drêche entière par machine que les autres centrifugeuses utilisées auparavant. 

« ICM et Flottweg ont poursuivi leur collaboration pour aboutir à un partenariat exclusif dans lequel nous avons développé un système de récupération d’huile utilisant le Tricanter™ de Flottweg », explique Gallop. « L’ICM l’appelle Base Tricanter System ou BTS™. Nous avons ensuite développé le TS4™, qui est le système de séparation des solides des drêches fines à l’aide des Sedicanters^® Flottweg, un décanteur haute pression à force g. C’est un décanteur centrifuge qui offre des performances égales, voire légèrement supérieures, à celles d’une centrifugeuse à disques superposés pour la clarification de la drêche. Plus récemment, nous avons développé la Feed Optimization Technology (FOT™), qui utilise un design amélioré de vis, en combinaison avec plusieurs autres améliorations des décanteurs Flottweg, afin d’augmenter le rendement et la sécheresse du gâteau de chaque décanteur. »

Grâce à l’augmentation du rendement, il est désormais possible de diviser les décanteurs en deux passes. La première étape de séparation est suivie d’une réhumidification des solides du gâteau, puis d’une étape de décantation secondaire. « Sans ces améliorations apportées aux composants internes des décanteurs, cette technologie n’aurait pas été financièrement plausible », explique Gallop. 

Grâce à une conception d’usine innovante et robuste, ICM se concentre sur l’optimisation rentable de l’agriculture locale et sur la production alimentaire à l’échelle mondiale. « Nous sommes conscients que le monde est riche en amidon mais carencé en protéines », explique Gallop. « Ainsi, la manière dont nous pouvons y remédier est de prendre ces matières premières qui contiennent trop d’amidon et trop peu de protéines, puis de concentrer cette protéine dans un aliment pour notre bétail, ce qui devient ensuite une source de nourriture. ICM établit des partenariats avec des entreprises qui partagent la même vision et le même objectif de contribuer au bien-être de l’humanité. En travaillant ensemble, nous développons des technologies et des solutions qui améliorent chacune de ces usines.

Auteur

Daniel Lakovic est responsable du développement commercial chez Flottweg Separation Technology Inc. Daniel est titulaire d’une licence en commerce international et d’un MBA en finance. Vous pouvez contacter Daniel Lakovic à l’adresse dlakovic@flottweg.net.