Espèces d'usines d'hydrocarbures dans les déserts et les semi-déserts

Cet article met en lumière les quatre types d'espèces végétales d'hydrocarbures dans les déserts et les semi-déserts. Les types sont: (1) Parthenium Argentatum (2) Euphorbia (3) Algues et (4) Pedilanthus Macrocarpus.

Enquêtes sur les usines d'hydrocarbures :

De nombreuses espèces de plantes produisent des hydrocarbures qui peuvent être utilisés comme combustibles et comme produits chimiques, mais il convient de noter une citation bien connue de Martin (1944): Beaucoup plus de plantes contiennent du caoutchouc qu'on ne le croit généralement, mais rares sont celles qui contiennent assez pour que l'extraction en vaille la peine. Le plus connu est le caoutchouc naturel issu de l'hévéa. Ces hydrocarbures sont chimiquement plus réduits que les glucides, c'est-à-dire qu'ils contiennent moins d'oxygène par carbone et peuvent donc être utilisés plus directement.

Le caoutchouc naturel peut également être produit à partir de l’arbuste du désert Parthenium argentatum (guayule) et de grandes quantités ont déjà été produites au Mexique.

Parallèlement, des efforts sont déployés pour sélectionner et mettre en place des plantations expérimentales de cultures produisant des hydrocarbures de poids moléculaire inférieur au caoutchouc. L’idée est d’extraire des liquides de telles plantes qui auront des propriétés très proches de celles du pétrole. Diverses méthodes d'extraction par solvant ont été utilisées pour doser et éliminer les «hydrocarbures», les «résines», les «polyphénols», le bio-brut »de plantes et de parties de plantes.

Le travail le plus connu est celui de Calvin en Californie, utilisant des espèces d’Euphorbia, dans le but de produire l’équivalent d’environ 20 barils de pétrole par hectare et par an dans un environnement semi-aride (type désert). De plus, des arbres ont été identifiés au Brésil (Cobafeira sp. Et Croton sp.) Qui produisent des "huiles" qui peuvent être utilisées directement ou qui nécessitent un traitement préalable avant d’être utilisées dans des moteurs.

Des recherches systématiques d'espèces de plantes à haute teneur en hydrocarbures ont été effectuées sporadiquement dans le passé. Ces efforts ont été faits pour les plantes produisant du latex, car le latex est une émulsion laiteuse contenant environ 30% d'hydrocarbures et le reste d'eau. Le caoutchouc naturel est le produit au latex le plus connu, mais de nombreuses espèces de plantes, par exemple Euphoibiaceae, produisent dans leur latex des hydrocarbures («huiles») de poids moléculaire beaucoup plus bas que le caoutchouc.

Calvin était un progéniteur et estimait que les plantes produisent des matériaux semblables aux hydrocarbures. Il a suggéré que les membres de la famille des Euphorbiaceae et du genre Euphorbia presque toutes les espèces sont des plantes produisant du latex. Ces espèces contiennent des hydrocarbures de masse moléculaire beaucoup plus faible que le caoutchouc d’Hévéa (membre d’Euphorbiaceae, qui pousse sous les climats tropicaux). Calvin plus tard (1979) a conclu que ce type d'exploration donnait lieu à deux approches pratiques des ressources renouvelables.

Utilisez l’hydrocarbure tel qu’il provient de l’usine elle-même comme pétrole brut, raffinez-le, éliminez les stérols qu’il contient, craquez le reste des composés en éthylène, propylène, etc., puis reconstruisez d’autres produits chimiques à partir de ces produits; cette approche peut être développée immédiatement.

Apprenez comment contrôler le poids moléculaire et manipulez la plante pour construire des matériaux du poids moléculaire souhaité. Cette approche sera plus longue et plus complexe en utilisant la plante comme véhicule de collecte et de construction. En Arizona (Mc Laughlin & Hoffman 1982) et en Australie (Stewart et al. 1982), des études approfondies ont été menées sur des usines de production de «bio-brut» (extrait combiné de cyclohexane et de traitement à l'éthanol).

En Arizona, cent quatre-vingt-quinze espèces de plantes originaires du sud-ouest des États-Unis et du nord-ouest du Mexique ont fait l'objet d'une enquête sur les stocks de fourrage potentiels pour la production de bio-brut dans des terres arides. Le biocarburant est la fraction d'hydrocarbures et d'hydrocarbures chimiques d'usines pouvant être extraites par des solvants organiques et transformés en stocks d'alimentation en produits chimiques pour combustibles liquides. Les usines ont été évaluées à l'aide d'un ensemble de modèles fournissant des estimations des coûts de production de pétrole et d'énergie. Les plantes produisant des exsudats de latex ou résineux présentent le pourcentage le plus élevé d'extraits à haute énergie.

Résumé du pourcentage extractible dans 195 espèces de plantes du sud-ouest (McLaughlin & Hoffmann 1982):

Les rendements en biocarburant varient entre 12 et 30 barils / ha / an parmi les plantes répertoriées. La bagasse après extraction au solvant aurait plusieurs options, y compris la combustion directe pour produire de la vapeur et de l’électricité, la fabrication d’aliments pour animaux ou d’amendements du sol, ou encore la conversion en d’autres produits énergétiques.

Aux États-Unis, des études supplémentaires ont été concentrées sur Asclepias (asclépiade). L’étude australienne est une analyse du potentiel de production de combustibles liquides à partir de quatre cultures contenant de la résine.Les espèces cultivées au candidat pour diverses régions d’Australie, leurs rendements et coûts estimés (Stewart et al. 1982).

Les données sont résumées dans le tableau ci-dessous:

Les types:

Type # 1. Parthenium Argentatum :

Le guayule (Pathenium argentatum) fait partie de la famille des astéracées et est originaire des régions semi-arides du centre-nord du Mexique et du sud du Texas, sur un plateau de 338 000 km ² . Comme beaucoup de plantes des régions arides, il a besoin de beaucoup de soleil et de basses températures nocturnes. Il s’agit toutefois d’une plante aride qui a été cultivée aussi bien en dehors de son habitat normal. Le guayule est un arbuste endémique du désert de Chihuahua.

Les populations naturelles de guayule ont d'abord été exploitées pour le caoutchouc il y a près d'un siècle au Mexique, et plus récemment, les États-Unis et d'autres pays ont lancé des projets de recherche visant à développer le guayule en tant que source commerciale de caoutchouc naturel.

Une usine âgée de deux ans produit normalement environ 10% de caoutchouc en poids sec; certaines variétés donnent un rendement pouvant atteindre 25% et, avec des stimulants chimiques, la production de caoutchouc peut être augmentée à 30% au début de la croissance. Le caoutchouc de guayule ne se trouve pas dans un système lactifère spécialisé, mais dans le parenchyme des tiges et des racines sous forme de particules de latex de taille similaire à celles obtenues à partir de l' hévéa .

Pour cette raison, il ne peut pas être exploité, mais doit être extrait des tissus et, comme il ne contient pas d'antioxydant naturel, il se dégrade rapidement au contact de l'air, de sorte que la plante doit être traitée quelques jours après la récolte. Une récolte de la plante entière et des racines après 3 ans a donné un rendement de 2270 kilo / ha.

Les autres produits importants sont les composants terpénoïdes présents dans les résines de tige et de feuille. De nombreux nouveaux esters sesquiterpéniques et lactones sesquiterpéniques de guayule ont été identifiés. Les dérivés des guayulyines (esters sesquiterpéniques) sont des fongicides efficaces et, dans certains cas, inhibent l'alimentation des guayulines par les larves.

Cependant, le fait que n'importe quel pays puisse ou non établir le guayule en tant que culture économiquement viable dépend de nombreux facteurs. Premièrement, les hausses de prix du pétrole et, partant, la compétitivité accrue des caoutchoucs synthétiques. Le guayule peut être une source de caoutchouc polyisoprène produite localement. Il semble probable qu'au cours des prochaines décennies, il y aura des marchés pour tout le caoutchouc naturel pouvant être produit, que ce soit de l' hévéa, du guayule ou d'autres plantes.

La consommation mondiale de caoutchouc augmente constamment et le caoutchouc naturel est toujours préféré dans de nombreuses applications. De plus, l' hévéa ne peut être cultivé que dans une zone tropicale limitée, ce qui le rend vulnérable aux problèmes politiques, économiques ou biologiques. Deuxièmement, la nécessité de stabiliser les marges du désert, de trouver des cultures adaptées aux environnements désertiques et de créer des emplois et des revenus pour les habitants du désert où l’agriculture conventionnelle est risquée, voire impossible.

Type n ° 2. Euphorbia:

Il y a plus de 2000 espèces d'Euphorbia mais deux seulement ont été «développées» au cours de la dernière décennie; il y a probablement d'autres espèces qui devraient également être examinées de près. On sait que de récentes plantations ont été réalisées en Californie et en Arizona d’Euphorbia lathyris, une biennale d’environ 1 à 2 m de haut prenant des années à venir pour être récoltée. E. lathyris est une plante de climat plus tempéré et n'est pas aussi bien adaptée aux environnements arides qu'un E. tirucalli.

E. lathyris a été proposé par Calvin (1979) comme culture d'hydrocarbures et de sucre, pouvant donner 25 tonnes / ha / an de matières sèches, contenant environ 2 tonnes de pétrole et 5 tonnes de sucre, d'une valeur énergétique totale de 4 millions de kcal. . Les hydrocarbures d’Euphorbia contiennent une forte proportion de composés en C ₁₅, tels que des trimères de terpène d’un poids moléculaire d’environ 20 000, qui peuvent donner des produits similaires à ceux obtenus à partir du naphte, l’une des principales matières premières tirées du pétrole par l’industrie chimique. .

E. tirucallii est largement cultivé dans les régions arides et semi-arides d’Afrique pour ses clôtures vivantes destinées au bétail et autour des habitations. Après 18 à 24 mois, des rendements de croissance allant jusqu'à 20 tonnes de matière sèche / ha / an ont été rapportés. La création de plantations semble relativement facile et la repousse après la première coupe semble possible.

Type # 3. Algues :

Il a été démontré que Botryococcus braunii donnait 70% de son extrait sous forme d'hydrocarbure liquide ressemblant beaucoup au pétrole brut. Cela a conduit à des travaux d'immobilisation de ces algues dans des matrices solides telles que des alginates et du polyuréthane et à l'aide d'un système à flux continu pour produire des hydrocarbures. Une espèce de l'algue verte Dunaliella découverte dans la mer Morte produit du glycérol, du -carotène et également des protéines. Cette algue ne possède pas de paroi cellulaire et croît dans ces très fortes concentrations en sel. Ainsi, pour compenser le niveau élevé de sel à l'extérieur, elle produit du glycérol en interne. L'algue Phaeodactylum tricornutum contient 25% de lipides et 50% de protéines, tandis que Neochloris oleoabundans contient de 35 à 45% de lipides huileux. L'algue bleu-verte Spirulina contient 75% de protéines, a de bons rendements et pousse bien à pH élevé sous des climats chauds tels que Chand (Afrique du Nord) et le Mexique, où elle est consommée depuis des siècles.

Type n ° 4. Pedilanthus Macrocarpus :

Pedilanthus est un petit genre mexicain et de la région des Caraïbes appartenant à la tribu des Euphorbieae (Euphorbiaceae). Les plantes appartenant à ce genre sont mieux connues sous le nom d'éperons cendrés (ainsi nommés pour leur inflorescence curieuse: le cyathium).

Les espèces composant ce genre vont des arbres tropicaux à feuilles caduques aux succulents du désert. Pedilanthus macrocarpus se trouve dans les forêts d'épines arides de la côte ouest du Mexique et dans le désert de Sonora en Basse-Californie. Pedilanthus macrocarpus de Basse-Californie est riche en caoutchouc naturel et en alcanes de haut poids moléculaire; qui sont tous deux des composés potentiellement utiles (Proksch et al. 1981. Sternburg & Rodriguez 1982).

La présence de cis-1, 4-polyisoprène (caoutchouc) a été détectée et confirmée par spectroscopie RMN Hl. Le spectre est compatible avec ceux obtenus à partir d'autres sources de caoutchouc telles que Parthenium argentatum (guayule) et Hevea brasiliensis bien que la taille du polymère soit un peu plus petite. Le caoutchouc purifié provenant de P. macrocarpus peut constituer jusqu'à 28% du poids sec du latex.

Teneur totale en caoutchouc et en alcanes chez les espèces de Pedilanthus (Sternburg):

Desert ont établi que de nombreuses espèces telles que Parthenium argentatum et Pedilanthus macrocarpus sont capables de produire du caoutchouc dans des quantités comparables à celles produites par les cultures d’hydrocarbures établies commercialement - l’ Hévéa .