TPE 2006-2007: Le Bioethanol

III – Distillation


Matériel nécessaire pour la distillation :
- Solution fermentée 150mL
- Ballon à distiller 200mL
- Chauffe-ballon (et support élevateur)
- Réfrigérant à eau
- Bécher 100 mL
- Thermomètre

La solution obtenue après la fermentation éthylique est composée d’eau et d’éthanol, à une concentration relativement faible. Pour essayer de "purifier" notre solution, c'est à dire pour augmenter la concentration en éthanol, on réaliser une distillation.

Le principe de distillation revient à séparer deux espèces liquides qui sont de volatilité différente (températures d’évaporation différentes).
Ici, l’alcool s’évapore à 78,5 °C alors que l’eau s’évapore à 100°C. On va donc chauffer à 78,5°C de manière à provoquer l’évaporation de l’alcool, qu’on va recondenser ensuite.

Description du montage :

On place notre solution dans un ballon de 200mL, qu’on place dans un chauffe ballon. Ce ballon est relié à la tête de distillation, elle-même reliée au réfrigérant à eau. Le principe du réfrigérant à eau est assez simple : on fait circuler de l’eau froide sur les parois du tube de manière à maintenir ces parois à une température relativement basse.
Les vapeurs d’alcool vont s’élever dans la tête de distillation, puis passer dans le réfrigérant, et là condenser de manière à retourner à l’état liquide.

     
Distillation en cours...

Quelques gouttes s'écoulent...

Remarque : Dans l’absolu, il aurait été préférable de disposer d’une colonne à distiller (à boules), ainsi la distillation aurait été plus rapide et plus complète (moins de reflux).

Bilan : après une heure environ de distillation, on a obtenu seulement quelques mL de bioéthanol. Certes, les conditions de réalisation de cette synthèse du bioéthanol n’ont pas été les plus optimum qu’on pouvait espérer. Toutefois, elles viennent illustrer la première limite qui se pose à la production industrielle du bioéthanol : le rendement. En effet, avec 200g de bioéthanol, nous ne sommes parvenus qu’à quelques mL d’éthanol. Le rendement, compte tenu du nombre d’étapes nécessaires (et nous n’avons pas les moyens de réaliser la déshydratation) s’avère donc très faible.
De manière à élargir le problème du rendement de la production du bioéthanol, nous nous sommes intéressés aux chiffres de la production au niveau mondial, pour l’ensemble des filières bioéthanol.