Roland Cuvelier, Celabor
Jeudi 22 octobre
Valoriser les co-produits par l’extraction
de composés à haute valeur ajoutée.
Liege Creative, en partenariat avec :
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Votre laboratoire partenaire aux compétences multiples
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L’extraction de molécules à haute...
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Plan	
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Votre partenaire scientifique
et technique aux compétences
multiples
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1. Qui sommes-nous ?
Centre de Recherche et
PME de services scientifiques et techniques
•  Société coopérat...
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Qui sommes-nous ?
Une équipe pluridisciplinaire de 51 personnes
•  Docteurs, Ingénieurs, Masters, Technicie...
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Celabor
4 domaines
d’Expertise
AGROALIMENTAIRE
-  Nutrition
-  Extraction
EMBALLAGE
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Activités
-  Tests et Analyses
-  Expertises et Conseils techniques
-  Recherche et Développement
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Laboratoire de chimie analytique
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•  Traitement de la biomasse par des procédés
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Matière première
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Extraction
Qualification
Activité antimicrobienne
Activité ...
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Valoriser les co-produits par l’extraction de composés à haute valeur ajoutée par Roland Cuvelier | LIEGE CREATIVE, 22.10.15

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Les déchets organiques représentent de manière générale un double coût pour une entreprise agroalimentaire : coût de la perte de matière et coût de la prise en charge des déchets. Cependant, aujourd’hui, il apparaît que le déchet représente une opportunité et peut se transformer en co-produit : il peut engendrer un gain économique, plutôt qu’une perte. De l’alimentation animale à l’extraction de molécules actives, la palette des possibilités est large. Notre orateur explique comment Celabor, centre de recherche agréé par la Région Wallonne, assiste les industriels dans une démarche de valorisation de leurs co-produits et redonne de la valeur à ces derniers au travers de technologies d’extraction.

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Valoriser les co-produits par l’extraction de composés à haute valeur ajoutée par Roland Cuvelier | LIEGE CREATIVE, 22.10.15

  1. 1. Roland Cuvelier, Celabor Jeudi 22 octobre Valoriser les co-produits par l’extraction de composés à haute valeur ajoutée.
  2. 2. Liege Creative, en partenariat avec :
  3. 3. © CELABOR SCRL Votre laboratoire partenaire aux compétences multiples 22/10/15   1   L’extraction de molécules à haute valeur ajoutée LIEGE CREATIVE, le 22 octobre 2015
  4. 4. © CELABOR SCRL Plan  de  la  présenta-on   1.  Quelques  mots  sur  Celabor   2.  Introduc9on  :  déchet,  co-­‐produit,  valeur  ajoutée   3.  Valeur  économique   4.  Méthodologie  de  valorisa9on   5.  Technologies  tradi9onnelles   6.  Valeurs  sociétales   7.  Défis  technologiques   8.  Technologies  d’extrac9on  innovantes   9.  Aspects  économiques   10.  Aspects  collatéraux   11.  Conclusions  
  5. 5. © CELABOR SCRL Votre partenaire scientifique et technique aux compétences multiples
  6. 6. © CELABOR SCRL 1. Qui sommes-nous ? Centre de Recherche et PME de services scientifiques et techniques •  Société coopérative (SCRL), reconnu comme Centre de Recherche Agréé par la RW •  Créé en 1995 •  Par Chambre de Commerce (CCILV) Centexbel Région wallonne •  Culture d’un Centre de recherche et une PME
  7. 7. © CELABOR SCRL Qui sommes-nous ? Une équipe pluridisciplinaire de 51 personnes •  Docteurs, Ingénieurs, Masters, Techniciens… •  Formations scientifiques Deux implantations •  Chaîneux (Herve) et Mouscron Des laboratoires d’essais spécifiques
  8. 8. © CELABOR SCRL Celabor 4 domaines d’Expertise AGROALIMENTAIRE -  Nutrition -  Extraction EMBALLAGE -  Matières premières -  Produits finis ENVIRONNEMENT TEXTILE
  9. 9. © CELABOR SCRL Activités -  Tests et Analyses -  Expertises et Conseils techniques -  Recherche et Développement -  Formations  
  10. 10. © CELABOR SCRL 2.  Déchet  versus  co-­‐produit   Le  déchet  représente  une  opportunité  et  peut  se  transformer  en  co  -­‐   produit  :  un  produit  généré  par  l’entreprise,  porteur  d’une  valeur   économique    et  qui  peut  engendrer  un  gain,  plutôt  qu’une  perte   8  22/10/15   Les  déchets  organiques  représentent  un  double  coût  pour  une  entreprise   agro-­‐alimentaire  :              -­‐    coût  de  la  perte  ma9ère          -­‐    coût  de  la  prise  en  charge  des  déchets  liée  aux   exigences  environnementales  
  11. 11. © CELABOR SCRL Co-­‐produit  versus  haute  valeur  ajoutée  
  12. 12. © CELABOR SCRL Co-­‐produit  versus  haute  valeur  ajoutée  
  13. 13. © CELABOR SCRL Co-­‐produit  versus  haute  valeur  ajoutée  
  14. 14. © CELABOR SCRL Co-­‐produit  versus  haute  valeur  ajoutée  
  15. 15. © CELABOR SCRL Co-­‐produit  versus  haute  valeur  ajoutée  
  16. 16. © CELABOR SCRL 3.  Porteurs  de  valeur  économique     à  Valorisa9on  pondérale/ma9ère  (composés  majeurs    du  co-­‐ produit),    de  valeur  unitaire  réduite  :  protéines  (alimenta9on   animale),  fibres  ligno-­‐cellulosiques  (matériau,  énergie),    amidon   (matériau,  énergie),  pec9nes,  compostage     à  Valorisa9on  d’extraits  à  haute  valeur  ajoutée  (composés  mineurs   du  co-­‐produit)  :  polyphénols,  huiles  essen9elles,  etc…       Enjeu  :  créer  de  la  valeur,  conférer  une  valeur  au  déchet,  qui  devient  un   co-­‐produit,  en  lui  aribuant  une  nouvelle  applica9on  ou  un  nouveau   débouché  avec  gain  économique  
  17. 17. © CELABOR SCRL Porteurs  de  valeur  économique   Fonc9onnalités  :  arômes,  colorants,  etc…       Pour  quelles  applica9ons    à  haute  valeur  ajoutée  ?       à  ingrédients  et  compléments  alimentaires  (alléga9ons  santé),   phytothérapie,  cosmé9que,  chimie  durable,  etc..   Ac9vités  :  an9-­‐oxydant,  an9-­‐microbien/biocide,  thérapeu9que  (ex  :   an9-­‐inflammatoire),  etc…      
  18. 18. © CELABOR SCRL 4.  Méthodologie  de  valorisa-on   •  Revue  bibliographique  :  composi9on  et  ac9vités/fonc9onnalités     •  Analyse  de  la  composi9on     •  Essais  d’extrac9on   •  Analyses  des  extraits  et  des  résidus     •  Evalua9on  de  l’ac9vité  biologique  /  biochimique     •  Evalua9on  du  poten9el  de  commercialisa9on  
  19. 19. © CELABOR SCRL 5.  Technologies  tradi-onnelles   •  Extrac9on  par  entraînement  à  l’eau/vapeur  :                                      à  alambic,  dis9lla9on  à  la  vapeur,  hydro-­‐dis9lla9on     •  Extrac9on  solide/liquide  :                                            à  macéra9on,  diges9on,  décoc9on,  infusion,  lixivia9on,                                                                      élu9on,  percola9on    
  20. 20. © CELABOR SCRL 6.  Vecteurs  de  valeurs  sociétales   •  Naturalité  /  subs9tu9on  de  produits  chimiques    de  synthèse   •  Absence  de  toxicité  /  impact  moindre  sur  la  santé   •  Durabilité  /  impact  moindre  sur  l’environnement     •  Caractère  bio-­‐sourcé       Valeurs  sociétales,  soutenues  par  des  évolu9ons  réglementaires                =>       valeur  économique  induite  :  accès  à/  créa9on  de  nouveaux  marchés   (ingrédients  naturels,  Bio,  clean  label,  chimie  durable,  …)      
  21. 21. © CELABOR SCRL 7.  Défis  des  technologies  d’extrac-on   Conférer  de  la  valeur  ajoutée  économique  à  un  co-­‐produit,  en   exploitant  des  ac9vités/fonc9onnalités,  mais  aussi  en  préservant  des   valeurs  sociétales  :     1.   Efficacité  technico-­‐économique   2.   Conserver  l’ac9vité,  la  fonc9onnalité  des  molécules   3.   Préserver  la  naturalité  de  l’extrait   4.   Préserver  l’environnement  :  économie  d’énergie,  rejets/résidus              propres   5.   Résidus  valorisables  (technologie  d’extrac9on  compa9ble  avec    une  valorisa9on  ma9ère/énergie  en  aval)    
  22. 22. © CELABOR SCRL Défis  :  efficacité,  naturalité,  durabilité   Principaux  défis  techniques  posés  à  l’innova9on  dans  les  domaines  de   l’extrac9on  de  composés  à  valeur  ajoutée  :     •  l’efficacité  technico-­‐économique  :  rendements,  vitesse   d’extrac9on,  concentra9on  de  l’ac9f,  sélec9vité,  éviter  les  pertes     •  la  subs9tu9on  de  solvants  toxiques   •  la  réduc9on  des  quan9tés  de  solvants  u9lisées  (solvants   organiques  ou  aqueux)   •  la  réduc9on  de  l’énergie  u9lisée     •  l’adoucissement  des  condi9ons  de  traitement  (durée,   température,  non  oxyda9on…)  pour  ne  pas  dénaturer  les  extraits    
  23. 23. © CELABOR SCRL 8.  Technologies  innovantes   •  applica9on  des  micro-­‐ondes  aux  procédés  d’extrac9on  par   entraînement  à  l’eau/vapeur  et  aux  procédés  d’extrac9on  solide/ liquide  (solvants)     •  applica9on  des  ultrasons  aux  procédés  d’extrac9on  solide/liquide   (en  milieu  aqueux  ou  avec  solvants  organiques)     •  applica9on  des  hautes    pressions  aux  procédés  d’extrac9on  solide/ liquide  (solvants  dont  eau  :  eau  subcri9que)       •  applica9on  d’une  alterna9ve  technologique  sans  solvant  organique:   l’extrac9on  par  fluides  supercri9ques  SFE    (CO2  supercri9que)    
  24. 24. © CELABOR SCRL Couverture des défis par les technologies innovantes Technologie   Principe   Avantages   Cibles/applica8ons   Extrac8on   assistée  par   micro-­‐ondes   Conversion  de  l’énergie   électrique  en  énergie  ciné9que   par  rota9ons  bipolaires  des   molécules  d’eau   Conversion  de  l’énergie  ciné9que   en  chaleur  par  fric9ons  internes   et  chocs  moléculaires   Chaleur  générée  au  cœur  de  la  ma9ère   Synergie  entre  les  transferts  de  masse  et  chaleur     Vitesse  :  forte  réduc9on  de  la  durée  d’extrac9on     Forte  réduc9on  de  la  consomma8on  énergé8que     Eau  cons9tu9ve  de  la  matrice  peut  servir  de   solvant,  pas  de  mouillage  du  matériau   Extrac9on  de  vola9les  apolaires  par   entraînement  à  l’eau/vapeur  :  huiles   essen9elles   Extrac9on  de  l’eau  cons9tu9ve  de   fruits,  d’herbes  ou  de  légumes  frais   (arômes)   Extrac9on  solide/liquide  :  extrac9on   des  composés  polaires  solubles  dans   l’eau  :  an9oxydants,  principes  ac9fs   Extrac8on   assistée  par   ultrasons   Cavita9on  acous9que     Pulvérisa9on  des  membranes   cellulaires  par  produc9ons   locales  de  jets  de  solvant,    avec  la   libéra9on  des  molécules  d’intérêt   Vitesse  :  forte  réduc9on  de  la  durée  d’extrac9on     Forte  réduc9on  de  la  consomma8on  énergé8que     Inves9ssement  rela9vement  limité       Composés  polaires  ou  apolaires  en   fonc9on  du  solvant.    Extrac9on   d’arômes,  d’an9oxydants,  de  principes   ac9fs,  d’huiles  essen9elles  ou  de   composés  vola9ls     Applica8on  des   hautes   pressions  (eau   subcri8que)   Extrac9on  par  des  solvants   liquides  surchauffés  (sous   pression)     Cas  de  l’eau  subcri9que  :  l’eau   est  chauffée  au  delà  de  sa  t°  de   vaporisa9on  et  maintenue  liquide   par  l’applica9on  d’une  P     Principe  de  la  marmite  à  pression   ↗  pouvoir  solvatant  et  ↘  viscosité  et  volume   ↗  Vitesse  de  diffusion  et  d’extrac9on   Modifica8on  de  la  polarité,  sélec8vité   Pas  de  trace  de  solvant  organique,  ininflammable,   non  explosif     Modularité  par  ajustement  de  la  t°     A  haute  t°,  modifica9on  chimique  de  la  ma9ère     Biocide     Eau  subcri9que  :  alterna9ve  aux   solvants  liquides  polaires  et  semi-­‐ polaires  tels  que  le  méthanol,  l’   éthanol,  l’acétone…   Extrac8on  par   CO2   supercri8que   Pression  cri9que  73  bars   Température  cri9que  31°C   Pression  «  acceptable  »  au  niveau  industriel     Température  modérée,  non  oxydant   Biocide   Non  toxique,  ininflammable     Bon  marché  (environ  0.2  -­‐  1  €/kg)     Pouvoir  solvant  variable  =>  sélec8vité  adaptable   S’élimine  aisément  (simple  décompression)     Pas  de  mouillage  du  matériau  traité   Alterna9ve  aux  solvants  liquides   apolaires  (HC,  halogénés)     Extrac9on  d’huiles,  de  composés   lipophiles       22  
  25. 25. © CELABOR SCRL 9.  Aspects  économiques     Extrac9on  de  composés  mineurs  =>  Input  technologique  plus   important  :     •  Importance  du  coût  du  traitement  dans  le  prix  de  revient  des   extraits   •  Perte  ou  valorisa9on  du  résidu  d’extrac9on  (composés  majeurs)       Règle  de  base  :  prix  de  revient  global  du  traitement  <  valeur  ajoutée   créée  par  le  traitement  
  26. 26. © CELABOR SCRL Stratégies  d’op-misa-on  du  profit   Extrac9on  /  frac9onnement  /  purifica9on     •  Où  s’arrêter  ?     à Règle  de  base  :  prix  de  revient  global  du  traitement  <  valeur          ajoutée  créée  par  le  traitement     à  Op9miser  le  gain  :  marché  visé,  coût,  perte  ou  valorisa9on  du   résidu  
  27. 27. © CELABOR SCRL 10.  Aspects  collatéraux   Composés  indésirables  :   •  Toxicité   •  Odeurs/arômes   •  Contaminants  co-­‐extraits  (ex  :  pes9cides,  métaux  lourds,…)     Stratégies  :     •  paramétrage  de  l’extrac9on  :  sélec9vité,  non  extrac9on  des   indésirables  ou  main9en  sous  un  seuil  acceptable  ou  légal   •  décontamina9on  post-­‐traitement   •  transfert    d’applica9on  (ex:  huile  essen9elle  en  conserva9on   alimentaire  =>  désinfec9on  alimentaire  suivie  de  rinçage)  
  28. 28. © CELABOR SCRL Plate-forme technologique d’extraction Zone ATEX Equipements d’extraction Laboratoire de chimie analytique Equipe multidisciplinaire 11.  Conclusions  
  29. 29. © CELABOR SCRL •  Traitement de la biomasse par des procédés d’extraction traditionnels et verts: –  Procédés traditionnels (macération, percolation, hydrodistillation,…) –  Extraction à l’aide de solvants sous pression –  Assistance à l’extraction Nos  procédés  
  30. 30. © CELABOR SCRL Matière première végétal Concentration/ séchage Extraction Qualification Activité antimicrobienne Activité antioxydante Activité anti-inflammatoire Toxicité … Quantification 0 2 4 6 8 10 12 14 Time (min) Rosmarinicacid Carnosicacid Carnosol Validation/ Application
  31. 31. © CELABOR SCRL CELABOR   •  CELABOR,  votre  partenaire  scien9fique  de  proximité   pour  la  valorisa9on  de  vos  co-­‐produits  et  pour  le   développement  d’extraits  naturels  à  haute  valeur   ajoutée   •  Aides  financières  à  l’innova9on  dans  les  PME  :  chèques   technologiques,  étude  de  faisabilité  au  9tre  de  support   technique  
  32. 32. © CELABOR SCRL Contacts                                                                      Merci  de  votre  aen9on       Roland  Cuvelier                                                                              Cécile  Beauve   0471/769  517                    087/322  467   rc@celabor.be                                                                                cb@celabor.be    

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