Purification des acides aminés à l'aide de charbon actif
Dans la production d'acides aminés, il est essentiel de respecter des normes de pureté élevées. DESOTEC a une grande expérience de la collaboration avec les clients du secteur chimique, en trouvant les meilleures solutions de purification possibles pour chaque application unique.
Marché et moteurs
Les acides aminés sont utilisés dans les secteurs de l'alimentation animale et humaine, de la pharmacie, des soins de santé et des cosmétiques. Le secteur alimentaire est en train de prendre le pas sur l'alimentation animale en tant que marché le plus important.
Pour l'alimentation animale, les additifs d'acides aminés réduisent les coûts, améliorent l'efficacité et renforcent la croissance des animaux. La L-lysine, la DL-méthionine, la L-thréonine et le L-tryptophane sont couramment utilisés dans ce secteur.
Dans l'alimentation, ils sont utilisés comme conservateurs ou exhausteurs de goût. Ils peuvent également être ajoutés pour assurer un apport suffisant en acides aminés essentiels, que le corps humain ne peut pas produire lui-même. L'acide L-glutamique, l'acide L-aspartique, la L-phénylalanine sont largement utilisés.
Dans le domaine de la santé, ils sont utilisés pour traiter les troubles du sommeil et les problèmes digestifs, ou comme précurseurs d'une série d'autres produits pharmaceutiques. En cosmétique, on les trouve dans les crèmes hydratantes.
Le marché mondial des acides aminés est évalué entre 21 et 25 milliards d'euros en 2020, avec un taux de croissance annuel prévu de 5 à 7 %.
Quelque 8 millions de tonnes d'acides aminés sont produites chaque année. L'acide L-glutamique non essentiel (utilisé pour l'assaisonnement des aliments et comme additif alimentaire) et la L-lysine essentielle (utilisée comme additif alimentaire et comme complément alimentaire) ont les volumes de production les plus importants.
Production d'acides aminés
Il existe plusieurs façons de produire des acides aminés. Les procédés biotechnologiques, à savoir la fermentation et la catalyse enzymatique, gagnent en importance, tandis que l'extraction et la synthèse chimique reculent.
Pour la production d'acides aminés par fermentation, les sous-produits agricoles sont généralement utilisés comme matière première. Les plantes telles que le soja, le blé, le maïs, la pomme de terre et le pois, transformées grâce à la biotechnologie, représentent la majeure partie du chiffre d'affaires mondial. Parmi les acides aminés les plus courants, le L-glutamate et la L-lysine sont généralement produits par fermentation de matières premières d'origine végétale.
Pour les acides aminés produits par extraction, les sources animales sont les plus courantes. La cystéine et la tyrosine sont produites de cette manière.
La DL-méthionine est encore principalement d'origine pétrolière et est généralement produite par synthèse chimique.
Les défis de la purification
Compte tenu des secteurs concernés, il est essentiel que les acides aminés répondent à des normes de pureté et de qualité très élevées.
Les impuretés les plus courantes nécessitant un traitement sont les molécules d'azote organique, détectées sous forme de couleur et mesurées par transmission UV. Elles peuvent être causées par des variations dans les matières premières ou les paramètres du processus.
La purification peut également être nécessaire pour
- améliorer le processus de cristallisation
- Améliorer les rendements en réduisant les pertes
- éliminer les composés toxiques ou moussants avant la fermentation
- améliorer le processus de fermentation.
Technologies de purification
Le charbon actif peut être utilisé pour éliminer les molécules indésirables des acides aminés, pendant la production et/ou comme étape de polissage. Il existe sous deux formes : en poudre (PAC) et en granulés (GAC).
Le PAC est ajouté aux lots de solutions d'acides aminés pour adsorber les contaminants, puis il est filtré. Cependant, les PAC ne peuvent pas être réactivés et créent donc un flux de déchets. En outre, la consommation est généralement deux à trois fois supérieure à celle du charbon actif en grains (CAG).
C'est pourquoi le passage à un processus continu utilisant le CAG peut s'avérer judicieux pour les clients. Le CAG est contenu dans des unités de filtration et élimine les impuretés par adsorption sur le lit filtrant. Une fois saturé, le charbon peut généralement être réactivé, ce qui améliore sa rentabilité et sa durabilité.
Cependant, les fabricants d'acides aminés ont des exigences élevées en termes de qualité des produits et préfèrent réutiliser leur propre charbon réactivé plutôt que de participer à un pool général. Pour les grands clients, nous pouvons proposer des services de réactivation dédiés, permettant l'utilisation et la réutilisation exclusives de leur propre charbon actif.
La filtration sur charbon actif peut également traiter les émissions atmosphériques et les eaux usées provenant du processus de production d'acides aminés.
Études de cas : La purification des acides aminés en pratique
Nous avons un partenariat à long terme avec un grand fabricant européen d'un acide aminé essentiel. Son produit contient encore des molécules qui lui donnent une légère coloration et d'autres impuretés qui en réduisent la qualité. Plusieurs filtres en série sont installés sur le site pour traiter le flux de 20 à 40 m³/h. Pour obtenir une purification optimale, le processus est réalisé à une température plus élevée et à un pH faible.
Nous coopérons avec plusieurs autres fabricants d'acides aminés en Europe. L'un d'entre eux est Evonik, qui est le plus grand producteur mondial de méthionine. La solution de méthionine est traitée dans des filtres GAC afin d'augmenter la transmission des UV et d'éliminer les composants secondaires. Lors d'essais de production à Anvers, les charbons actifs granulaires (CAG) renouvelables de Desotec ont remplacé les CAG à base de charbon tout en conservant d'excellentes performances. Le passage au CAG renouvelable s'est fait avec succès sans aucune baisse de performance. Les essais en laboratoire ont montré la faisabilité de la réactivation du CAG, qui sera bientôt réalisée et apportera des avantages économiques supplémentaires.
En ce qui concerne l'empreinte CO2e (équivalent CO2) de cette étape de production, la consommation réduite, la très faible empreinte CO2 du charbon actif renouvelable lui-même et la possibilité de réactiver le charbon actif entraînent une réduction considérable des émissions d'équivalent CO2 par tonne de produit. Par exemple, le remplacement d'un charbon actif d'origine fossile par un charbon actif renouvelable de même qualité peut réduire l'empreinte CO2e de plus de 90 % pour le charbon actif vierge et d'environ 70 % pour le charbon actif réactivé.
Les avantages des solutions DESOTEC
DESOTEC possède une vaste expérience dans la conception et la mise en œuvre de solutions basées sur le CAP et le CAG pour la production d'acides aminés. Nous savons que chaque entreprise du secteur chimique a des exigences précises et uniques.
Avant de mettre en œuvre une solution à grande échelle, nous effectuons des tests approfondis en laboratoire et des essais in situ pour déterminer la qualité optimale de charbon et la configuration du filtre. Si, après les essais, nous pensons que notre solution n'est pas la meilleure, nous le ferons savoir au client. Nous recherchons et développons en permanence des moyens d'améliorer les produits et les services que nous offrons à nos clients.
Nous travaillons en étroite collaboration avec nos clients pour maintenir des contrôles de qualité très élevés. Notre expertise nous permet de dépanner et de trouver la cause première de tout problème qui pourrait survenir.
Nos filtres sont mobiles et fournis sur la base d'une location mensuelle, ce qui en fait une solution flexible pour de nombreux clients du secteur chimique.
L'utilisation de charbon actif réactivé et renouvelable dans les filtres mobiles est également considérée comme durable, en particulier pour la production d'acides aminés à base de plantes. L'empreinte CO₂e de l'acide aminé d'origine végétale est de l'ordre de 20 kg CO₂e/kg de produit. La consommation de CAG peut être d'environ 1 kg/100 kg de produit, ce qui représente moins de 0,1 % de l'empreinte CO₂e totale.
Une fois le CAG épuisé, il est transporté des sites des clients aux installations de DESOTEC dans des unités de filtrage fermées. Cela signifie qu'il n'est pas nécessaire de manipuler le carbone sur le site, ce qui permet aux usines chimiques de rester exemptes de poussière et de saleté.
Dans les fours de DESOTEC, les contaminants sont entièrement détruits conformément à la législation européenne et le charbon est réactivé. Le processus est contrôlé en permanence, de sorte que seule de la vapeur d'eau inoffensive sort des cheminées.
-
Purification de l’eau et des liquides
Nos solutions de filtration mobiles purifient les eaux usées et les eaux souterraines et garantissent que les liquides de traitement répondent à des normes de pureté élevées. -
Notre service unique
Notre modèle de service complet en boucle fermée est aussi unique que les besoins de votre entreprise. Nous définirons la bonne configuration de filtration et recyclerons en toute sécurité les déchets de filtration, ce qui facilitera le passage au vert. -
Votre parcours en matière de développement durable
Nous nous soucions de la protection de l’air, de l’eau et du sol pour les générations futures, tout comme vous. Nos solutions de filtration vous aident à respecter les normes environnementales et à réduire votre empreinte carbone.