Le bioรฉthanol, est largement utilisรฉ dans les industries pharmaceutiques, industries cosmรฉtiques, industries des produits chimiques et mรชme utilisรฉ comme bioรฉnergie [DEGRAS ,1986]. Dans le contexte des changements climatiques et de la flambรฉe des prix du baril de pรฉtrole, les biocarburants sont aujourdโhui souvent prรฉsentรฉs comme une alternative รฉnergรฉtique durable. Le dรฉveloppement de ces biocarburants est une nรฉcessitรฉ aussi bien pour lโenvironnement que pour lโindรฉpendance รฉnergรฉtique dโun pays. Dans de nombreux pays dรฉveloppรฉs, la diversification des sources de carburant les conduit ร sโintรฉresser ร la recherche et ร la production industrielle de produits de remplacement ร haut rendement รฉnergรฉtique. Pour sa part, Madagascar essaie de chercher ร diversifier ses sources dโรฉnergie combustible dont la production de bioรฉthanol ร partir dโune matiรจre premiรจre vรฉgรฉtale riche en sucre et abondante dans le pays , comme lโigname. Lโigname est une denrรฉe alimentaire de premiรจre importance dans quarante nations diffรฉrentes [GIRARDIN et al, 1998]. A cause de sa haute teneur en fรฉcule, elle assure un approvisionnement de base en รฉnergie dans les zones rurales.
Gรฉnรฉralitรฉs sur lโignameย
Igname au niveau mondialย
Igname [DEGRAS, 1986]
L’igname est utilisรฉe depuis toujours comme plante vivriรจre. Elle appartient au genre Dioscorรฉa et comprend plus de 600 espรจces. Elle a une aire de rรฉpartition trรจs large qui couvre tous les continents et est adaptรฉe ร des milieux รฉcologiques trรจs divers : rรฉgions tropicales savanicoles ou forestiรจres, zones dโaltitude, milieux tempรฉrรฉs. En raison de leurs tubercules riches en amidon, diffรฉrentes espรจces ont รฉtรฉ cultivรฉes sur divers continents ร l’รฉpoque prรฉhistorique : en Afrique, au sud de l’Asie, et surtout dans les Caraรฏbes. Dans certains pays d’Afrique tropicale, ainsi qu’ร Madagascar, les tubercules sont aujourd’hui encore un aliment de base. Certaines espรจces contiennent de la dioscorine, un alcaloรฏde toxique qui se dรฉcompose lors de la cuisson.
Origine
Igname, qui se dit yam en anglais vient dโune racine africaine nyam qui signifie ยซmanger ยป et que lโon retrouve dans plusieurs langues africaines : nam en wolof, yamyam en haoussa, nyama en zoulou [ANONYME, 2000].
Lโigname est un nom gรฉnรฉrique sโappliquant ร plusieurs plantes appartenant ร une vingtaine dโespรจces du genre Dioscorea, famille des Dioscorรฉacรฉes. Elles sont cultivรฉes dans toutes les rรฉgions tropicales du globe, dans un but alimentaire. Le terme dรฉsigne aussi le tubercule lui-mรชme consommรฉ comme lรฉgume.
Description de la plante [DEGRAS, 1986]
Ce sont des plantes grimpantes, volubiles, souvent dioรฏques. Les feuilles pรฉtiolรฉes, cordiformes, sont selon les espรจces alternรฉes ou opposรฉes. ร leur aisselle se dรฉveloppent des bulbilles pouvant servir ร la multiplication de la plante, et parfois consommables. Les inflorescences axillaires sont des grappes ou des รฉpis; les fleurs femelles, trimรจres, ร ovaire infรจre triloculaire donnent des samares ร trois ailes. Les tubercules de forme variable, ovoรฏde ร oblongue, parfois aplatie ou en forme de massue allongรฉe, peuvent atteindre 1 m de longueur et leur poids, gรฉnรฉralement de 3 ร 5 kg peuvent aller jusquโร 15 kg. Ils sont garnis dโyeux comme les pommes de terre. La peau est gรฉnรฉralement brunรขtre ร noirรขtre. La chair est gรฉnรฉralement blanche, parfois jaunรขtre.
Composition biochimique et valeur nutritionnelle de lโigname [DEGRAS, 1986]
La composition biochimique des tubercules est voisine de celle des pommes de terre avec environ 25 % dโamidon, mais un peu plus de protรฉines (environ 7 %, quatre fois plus que le manioc). Ils sont trรจs pauvres en matiรจres grasses et en minรฉraux, et assez riche en vitamine C. Aussi, leurs caractรฉristiques se retrouvent parmi les tubercules amylacรฉs : teneur en matiรจres sรจches infรฉrieure ร 40 % en moyenne, au sein de laquelle prรฉdominent les hydrates de carbones qui sont nรฉcessaires ร lโobtention dโun meilleur rendement en sirop de glucose.
Production mondiale de lโigname
Au plan mondial, les ignames sont une culture importante. La rรฉcolte annuelle est dโenviron 40 millions de tonnes sur 4 millions dโhectares rรฉpartis dans 56 pays. Cette culture a nรฉanmoins rรฉgressรฉe devant celle du manioc (maniota, kassav, kassava…), plus facile ร cultiver selon les variรฉtรฉs, les solsโฆ.
Dโaprรจs les donnรฉes statistiques de la FAO en 2006, la production mondiale de lโigname atteint 39 567 712 de tonnes en 2005 dont 65 % de cette production est produite par le Nigeria .
Variรฉtรฉ รฉtudiรฉe : Dioscorรฉa alataย
Systรฉmatique et noms vernaculaires
La plante รฉtudiรฉe est connue sous le nom de ยซ Ovybe ยป ou scientifiquement dรฉterminรฉe comme รฉtant Dioscorรฉa alata par Jum Perrier [JUDD, 1999].
Selon JUDD en 1999, la classification est reprรฉsentรฉe comme suit :
Rรจgne VEGETAL
Sous embranchement SPERMOPHYTA
Classe ANGIOSPERME
Sous classe LILIIDAE ou MONOCOTYLEDONEAE
Super ordre LILIANAE
Ordre DIOSCREALES
Famille DIOSCOREACEA
Genre DIOSCOREA
Espรจce alata
Nom vernaculaire Ovibe .
Description de la variรฉtรฉ รฉtudiรฉe [JEANNODA et al., 2005]
La variรฉtรฉ Ovibe est une plante introduite ร Madagascar. Elle est cultivรฉe autour des villages et dans les lieux habitรฉs.
La variรฉtรฉ se caractรฉrise par les descriptions suivantes :
– Une tige aux angles ailรฉs, parfois violacรฉs et rougeรขtre aux nลuds ;
– Les feuilles sont opposรฉes, et le limbe cordiforme est portรฉ par un long pรฉtiole ;
– Les inflorescences mรขles en รฉpis sont plus longues que les รฉpis femelles. Les fleurs sont alternรฉes sur un axe ;
– Leur pรฉrianthe est ร disque รฉpais. Chaque fleur mรขle porte 6 รฉtamines ร filets courts et ร anthรจre globuleuse;
– Les inflorescences femelles sont moins nombreuses que les mรขles. Leurs capsules sont longues et dirigรฉes en avant ;
– Les tubercules ont la peau rugueuse, de couleur marron, ร chair jaunรขtre, de grande taille (40 ร 65 cm). Leur poids peut varier de 800 ร 1500 g.
Ecologie de D.alata [JEANNODA et al., 2005]
La variรฉtรฉ ovibe de Dioscorรฉa alata ainsi que les autres, a besoin dโun climat chaud et humide ร des pluies abondantes. La plante pousse bien dans un sol riche, meuble, profond, permรฉable mais pas trop sableux. Elle ne survit pas dans les rรฉgions trรจs sรจches, sur les terres trop lourdes.
Rรฉpartition gรฉographique de D.alata ร Madagascar
Lโigname en gรฉnรฉral, se trouve comme plante sauvage dans la rรฉgion Nord, Sud, Est et hauts plateaux de Madagascar, plus particuliรจrement dans les rรฉgions de Menabe, Ambohimahasoa et Brickaville. La majoritรฉ est rรฉcoltรฉe dans les forรชts. La rรฉcolte en laissant un trou peut avoir un effet nรฉfaste sur lโenvironnement. Pour lโespรจce รฉtudiรฉe, elle est abondante dans la rรฉgion de Brickaville surtout ร Anivorano Est, Ranomafana, et Lohariandava [RASOARIMBOLA, 2008]. Dans les autres rรฉgions, les paysans commencent maintenant ร faire sa culture. Les semences sont multipliรฉes par le projet SAHA et par des personnes privรฉes.
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Table des matiรจres
INTRODUCTION GรNรRALE
Premiรจre partie : CONTEXTE GENERALI DE LโรTUDE
1-1- Gรฉnรฉralitรฉs sur lโigname
1-1-1- Igname au niveau mondial
1-1-1-1- Igname
1-1-1-2- Origine
1-1-1-3- Description de la plante
1-1-1-4- Composition biochimique et valeur nutritionnelle
1-1-1-5- Production mondiale
1-1-2- Variรฉtรฉ รฉtudiรฉe : Dioscorรฉa alata
1-1-2-1- Systรฉmatique et noms vernaculaires
1-1-2-2- Description de la variรฉtรฉ รฉtudiรฉe
1-1-2-3- Ecologie
1-1-2-4- Rรฉpartition gรฉographique
1-1-2-5- Composition chimique de la variรฉtรฉ รฉtudiรฉe
1-1-3- Utilisation actuelle de lโigname
I-1-3-2- Utilisations alimentaires
I-1-3-3- Utilisations non alimentaires
1-2- Hydrolyse de lโamidon
1-2-1- Gรฉnรฉralitรฉ
I-2-1-1- Description de lโamidon
I-2-1-2- Dรฉfinition de lโhydrolyse
1-2-2- Hydrolyse de lโamidon
1-2-2-1- Hydrolyse chimique
1-2-2-2- Hydrolyse enzymatique
a- Diffรฉrents types dโamylases utilisรฉes
b- Production dโenzyme : maltage
1-2-2-3- Produits dโhydrolyse et leurs utilisations
1-3- Fermentation alcoolique et bioรฉthanol
1-3-1- Gรฉnรฉralitรฉ
1-3-1-1- Dรฉfinition de la fermentation
1-3-1-2- Agent de fermentation : levure Saccharomyces cerevisiae
a- Systรฉmatique
b- Propriรฉtรฉs de la levure
c- Milieu de culture de la levure
1-3-1-3- Biochimie de la fermentation alcoolique
1-3-2- Facteurs influenรงant la fermentation alcoolique
1-3-2-1- Concentration en substrat carbonรฉ
1-3-2-2- Teneur en oxygรจne
1-3-2-3- Temperature
1-3-2-4- pH
1-3-2-5- Agitation
1-3-2-6- Ethanol
1-3-2-7- Gaz carbonique
1-3-2-8- Activitรฉ de lโeau
1-3-2-9- Taux dโensemencement
1-3-3- Distillation
1-3-3-1- Dรฉfinition de la distillation
1-3-3-2- Points dโรฉbullition des autres corps que lโรฉthanol
1-3-4- Produits de la fermentation alcoolique et leurs utilisations
1-3-4-1- Mรฉthanol ou alcool mรฉthylique
1-3-4-2- Ethanol ou alcool รฉthylique
1-3-4-3- Alcools supรฉrieurs
1-3-4-4- Autres produits secondaires
1-3-5- Utilisation de lโalcool
1-3-5-1- Utilisation de lโalcool comme carburant
1-3-5-2- Utilisation de lโalcool comme matiรจre premiรจre industrielle
1-3-5-3- Utilisation de lโalcool comme combustible
1-3-6- Production de bioรฉthanol
1-3-6-1- Bioรฉthanol au niveau mondial
1-3-6-2- Bioรฉthanol ร Madagascar
1-3-6-3- Processus dโobtention du bioรฉthanol
1-4- Prรฉsentation de la zone dโรฉtude
1-4-1- Situation รฉcologique
1-4-1-1- Climat : diagramme ombrothermique
1-4-1-2- Types et occupations du sol
1-4-2- Systรจme social
1-4-2- 1- Dรฉmographie / Population
1-4-2- 2- Scolarisation
Conclusion partielle 1
Deuxiรจme partie : MISE AU POINT DโUNE TECHNIQUE DE FABRICATION DE BIOรTHANOL DโIGNAMES
2-1- Introduction
2-1-1- Raisons du choix de thรจme
2-1-2- Mรฉthodologie de recherche (Flow-sheet)
2-2- Matรฉriels et mรฉthodes
2-2-1- Matรฉriels requis pour la mise au point de la technologie
2-2-1-1- Matiรจres premiรจres
a- Igname
b- Enzyme
c- Levure
d- Autres ingrรฉdients
2-2-1-2- Outils de travail
a- Pour lโopรฉration prรฉliminaire
b- Pour lโhydrolyse enzymatique
c- Pour la fermentation alcoolique
d- Pour la caractรฉrisation du produit finis
2-2-2- Mรฉthodes adoptรฉes pour la mise au point de la technologie
2-2-2-1- Opรฉrations prรฉliminaires
a- Fabrication de farine
b- Dรฉtermination de lโhumiditรฉ
c- Dรฉtermination de la matiรจre sรจche
d- Dรฉtermination de la teneur en cendres brutes
e- Dรฉtermination de la teneur en amidon
2-2-2-2- Prรฉparation de lโenzyme ร partir du grain de paddy
a- Trempage
b- Germination
c- Extraction de lโenzyme
2-2-2-3- Mรฉthode mise en ลuvre pour lโhydrolyse enzymatique
a- Prรฉparation du substrat par gรฉlification
b- Dosage des sucres rรฉducteurs
c- Etablissement de la gamme รฉtalon
d- Optimisation de lโhydrolyse
e- Rendements dโhydrolyse
f- Traitements des produits dโhydrolyse
2-2-2-4- Fermentation alcoolique
a- Ensemencement et prรฉculture
b- Culture
c- Suivi par mรฉthode analytique du bioprocรฉdรฉ
d- Suivi par la mesure de la croissance levurienne
e- Suivi par la mesure de la consommation du substrat
2-2-2-5- Mรฉthode de caractรฉrisation du produit fini
a- Mesure de la production en alcools
b- Distillation
c- Dรฉtermination de lโaciditรฉ
d- Dรฉtermination de la composition en alcools
2-3- Rรฉsultats, interprรฉtations et discussions
2-3-1- Rรฉsultats de lโopรฉration prรฉliminaires
2-3-1-1- Farines
2-3-1-2- Composition chimique de deux matiรจres premiรจres
a- Humiditรฉ et matiรจre sรจche
b- Teneur en cendres
c- Teneur en amidon
2-3-2- Rรฉsultats de lโhydrolyse enzymatique
2-3-2-1- Teneur en sucres rรฉducteurs
a- Application de la gamme รฉtalon
b- Dรฉtermination de la concentration en sucres rรฉducteurs
2-3-2-2- Evolution des sucres rรฉducteurs formรฉs au cours de lโhydrolyse
2-3-2-3- Rendements de lโhydrolyse
2-3-2-4- Interprรฉtations des rรฉsultats
2-3-3- Rรฉsultats de la fermentation alcoolique
2-3-3-1- Influence de la concentration en substrat
2-3-3-2- Interprรฉtations des rรฉsultats
2-3-3-3- Rรฉcapitulation des rรฉsultats de la fermentation
2-3-3-4- Rendements de la fermentation
2-3-3-5- Rendements de la fabrication
2-3-3-6- Aciditรฉ totale et aciditรฉ volatile
2-3-3-7- Composition en alcools du distillat
2-3-3-8- Comparaison de rรฉsultats avec dโautres travaux
Conclusion partielle 2
Troisiรจme partie : รTUDE DE FAISABILITร TECHNICO – รCONOMIQUE DโUNE UNITร DE FABRICATION DE BIOรTHANOL
3-1- Contexte socioรฉconomique
3-1-1- Contexte
3-1-2- Avantage socio รฉconomique de la production dโรฉthanol
3-1-3- Avantage environnemental de la production dโรฉthanol
3-1-4- Biocarburant ร Madagascar
3-1-4-1- Circuits et destinations du bioรฉthanol ร Madagascar
3-1-4-2- Bioรฉthanol
3-2- Etude de faisabilitรฉ commerciale
3-2-1- Marchรฉ en amont
3-2-1-1- Igname
3-2-1-2- Paddy
3-2-1-3- Autres intrants
3-2-2- Marchรฉ en aval : รฉtude de la mise sur le marchรฉ du produit
3-2-2-1- Dรฉfinition du marketing
3-2-2-2- Utilisateurs finaux ciblรฉs
3-2-2-3- Concurrence
a- Concurrents directs
b- Concurrents indirects
3-2-2-4- Marchรฉ estimation des ventes
3-2-2-5- Politique marketing
a- Produits
b- Prix
c- Place ou lieu de distribution
d- Publicitรฉ et promotion des produits
3-3- Ingรฉnierie et technologie
3-3-1- Etude dโimpact environnemental
3-3-2- Stratรฉgie dโapprovisionnement
3-3-3- Diagramme de fabrication de bioรฉthanol choisi
3-3-4- Choix de lโemplacement de lโunitรฉ
3-3-5- Plan simplifiรฉ de lโunitรฉ
3-3-6- Besoin en matรฉriels et รฉquipements de lโunitรฉ
3-3-7- Matรฉriels administratifs et financiers
3-3-8- Organisation des ressources humaines
3-3-8-1- Principales activitรฉs de lโunitรฉ
3-3-8-2- Chronogramme des activitรฉs
a- Chronogramme de rรฉalisation
b- Dรฉroulement des activitรฉs techniques hebdomadaires
3-3-8-3- Organisation des ressources humaines
a- Organigramme
b- Rรฉpartition des tรขches
c- Evolution de lโeffectif du personnel
d- Quelques points sur la gestion des ressources humaines
3-4- Etude de faisabilitรฉ financiรจre
3-4-1- Coรปts des investissements
3-4-1-1- Infrastructures
3-4-1-2- Investissements des activitรฉs techniques
3-4-1-3- Investissements des activitรฉs administratives et financiรจres
3-4-1-4- Coรปt total des investissements et amortissements
3-4-2- Compte des rรฉsultats prรฉvisionnels
3-4-2-1- Diffรฉrentes charges
3-4-2-2- Rรฉcapitulation des charges prรฉvisionnelles
3-4-2-3- Recettes prรฉvisionnelles
3-4-3- Plan de financement
3-4-3-1- Flux de trรฉsorerie
3-4-3-2- Plan de financement et coรปt du projet
3-4-4- Calcul financier
3-4-4-1- Cash flow
3-4-4-2- Indices de rentabilitรฉ
a- Valeur nette actualisรฉe (VNA)
b- Taux de rentabilitรฉ interne (TRI)
c- Indice de profitabilitรฉ (Ip)
d- Dรฉlai de rรฉcupรฉration du capital investi (DRCI)
e- Rรฉcapitulation des indices de rentabilitรฉ
3-5- Etude dโimpacts
3-5-1- Impacts sociaux
3-5-2- Impacts รฉconomiques
3-5-3- Impacts รฉcologiques
3-6- Recommandation
3-6-1- Sensibilisation des paysans cultivateurs
3-6-2- Amรฉlioration de la technique de transformation
3-6-3- Valorisation des coproduits
3-6-4- Sensibilisation des clients cibles
Conclusion partielle 3
CONCLUSION GรNรRALE
BIBLIOGRAPHIE