Pour la fabrication de notre biocarburant, j’ai orienté notre travail d’expérience sur trois axes : l’extraction du glucose à partir de la betterave, la fermentation du glucose, et la distillation de l’éthanol. Nous avons décidé de fabriquer l’éthanol à partir de la betterave car la France est un grand producteur mondial de betterave et la politique agricole européenne est orientée dans ce sens.
Pour l’extraction du glucose à partir de la betterave, j’ai acheté trois types de betteraves commercialisées en Ile-de-France (la betterave rouge, la betterave jaune et la betterave crapaudine). Notre objectif était de chercher la famille de betterave qui produirait le plus de glucose, et donc qui offrirait le meilleur rendement en éthanol. J’ai trouvé sans difficulté sur Internet un protocole pour cette extraction. Ces expériences se sont étalées presque durant tout le mois de novembre.
Nous avons vérifié la présence de glucose dans nos solutions par des tests d’identification à la liqueur de Fehling.
On observe que la liqueur de Fehling initialement bleue précipite en un dépôt de couleur rouge brique à chaud, ce qui montre la présence de glucose dans nos solutions.
Pour déterminer la concentration de nos trois solutions, nous avons choisi d’utiliser la spectrophotométrie. Nous avons préparé à l’aide de glucose de laboratoire (en poudre) des solutions de concentration bien définies pour tracer la courbe d’étalonnage (variation de l’absorbance en fonction de la concentration). Cette tâche s’est avérée difficile, car la longueur d’onde du glucose est située dans les ultraviolets ; or le spectrophotomètre du lycée ne fonctionne que dans le domaine du visible. Après discussion avec nos professeurs, j’ai fait des recherches et nous avons décidé d’oxyder l’éthanol en utilisant un réactif qui augmente la longueur d’onde de la solution sans modifier sa concentration. Si le protocole expérimentale de cette expérience vous intéresse, contactez-nous.
Nous résultats montrent que la betterave rouge offre le meilleur rendement en glucose.
Etant donné que nous n’avons pas pu fabriquer suffisamment de glucose à partir des betteraves, nous avons pris la décision de fabriquer de l’éthanol à partir de sucre de betterave acheté dans le commerce. Nos expériences prenaient beaucoup de temps, nous avons cherché à les accélérer en étudiant le paramètre ‘température’. Dans notre recherche bibliographique, nous avons également relevé que certaines études sur la fermentation de saccharose en éthanol ont été réalisées avec de l’eau salée. Etant en vacances de Noël près de la mer Méditerranée, je me suis dit qu’il serait intéressant d’utiliser différents liquides pour la fermentation du sucre en éthanol, et en particulier l’eau de mer. Nos résultats ont été décevants puisque nous obtenons le meilleur rendement avec de l’eau distillée, ce qui n’est pas économique du point de vue industriel. J’ai produit un montage pour l’identification des gaz qui s’échappaient lors de la fermentation (CO2).
La distillation de l’éthanol a été l’étape la plus délicate. Nos expériences n’étaient pas à la hauteur de nos attentes : nous avons difficilement maîtrisé l’ébullition de l’éthanol, malgré l'utilisation de pierres ponces. Si vous êtes par le protocole expérimental, contactez-nous.
La quantité de produit ainsi distillé était trop faible pour poursuivre des expériences d’identification et de mesures que nous avions programmées. Dans ces conditions, nous avons utilisé les installations de distillation semi industrielles. Cette étape du TPE à était particulièrement intéressante, car j’ai pue découvrir l’atmosphère de ‘’l’industrie chimique’’ ainsi que les différentes installations du site présentées par les étudiants du lycée. Nous avons constaté que pour fabriquer de l'éthanol à 95%, il faut au minimum 3 distillations successives de la solution.
Nous avons réalisé différentes expériences d’identification et de mesure de l'éthanol, à savoir l’identification de l’éthanol par oxydation ménager (application directe du cours de chimie de première S) et la mesure de la concentration de notre solution avant et après distillation (par méthode de mesures d’angles de réfraction, à l'aide de réfractomètres et par densimétrie)
Tests d'identification :
Utilisation du réfractomètre :
Résultats :
Après une première distillation (semi-industrielle), notre solution contient environ 20% d'éthanol. Cette solution n'est pas suffisante pour faire tourner un moteur à 4 temps, à cause de problèmes de corrosion.
Merci pour la visite !
Partenaire :Lycée Paul Langevin à Suresnes
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