Récupération de CO2 dans la production de bière

Durant le processus de fermentation, la levure se nourrit du moût, ce qui entraîne la production de dioxyde de carbone (CO2) et d'alcool.

Il est recommandé de récupérer le CO2 généré lors de la production de bière par le haut des cuves/cuves de fermentation, des cuves de maturation et des cuves de bière claire.Le CO2 peut ensuite être épuré, purifié et comprimé pour être stocké.Il peut ensuite être utilisé en interne dans un certain nombre d'opérations de brasserie, par exemple la carbonatation et la mise en bouteille, ainsi que vendu ou fourni pour d'autres applications, dans le cadre d'une symbiose industrielle.

Plus en détail, le CO2 généré lors du processus de fermentation contient des impuretés, du sulfure d'hydrogène, de l'oxygène et du sulfure de diméthyle.Ces composés doivent être éliminés en raison de leur effet négatif sur le goût, l’odeur et la durée de conservation des produits finaux/de la bière.

La prochaine étape après la collecte du CO2 est donc son nettoyage.Plusieurs procédés peuvent être mis en place, par exemple la liquéfaction puis la vaporisation.Cela signifie qu’une grande quantité d’énergie est nécessaire pour cette opération.

Un bref aperçu d’un système de récupération du CO2 comprendrait les processus suivants :

Piège à mousse (séparateur) : élimine les résidus de mousse occasionnels générés par la fermentation

Compresseur booster de CO2 : maintient la pression du fermenteur et fournit une pression positive pour la purification et la compression

Épurateur de CO2 : permet d'éliminer efficacement les impuretés solubles dans l'eau en utilisant de l'eau potable comme moyen de lavage.

Compresseur de CO2 : élève la pression du gaz pour permettre une purification, une déshydratation et une liquéfaction efficaces

Refroidisseur/prérefroidisseur de CO2 : réduit la température du gaz, condense le CO2 gazeux et élimine l'humidité du gaz

Sécheur CO2 : élimine les impuretés et la vapeur d'eau

Liquéfaction du CO2 : conversion du gaz CO2 en une forme liquide par réfrigération

Réservoir de CO2 liquide (réservoir de stockage) : stocke le CO2 liquide.

Lors de la fermentation de la bière, environ 4 kg de CO2 sont produits par hécytolitre de bière.Sur ces 4 kg, environ 2 kg peuvent être valorisés grâce aux systèmes de valorisation du CO2 actuellement disponibles.Habituellement, une brasserie a besoin d'environ 2 kg/hl de CO2, ce qui signifie que la quasi-totalité des besoins en CO2 peuvent être couverts par la récupération du CO2.

Avantages environnementaux

La mise en œuvre de cette technique réduit la quantité de CO2 achetée, diminuant ainsi l'empreinte environnementale du produit final.En effet, la production industrielle de CO2 destiné à être ajouté aux boissons nécessite un apport énergétique élevé.

Effets secondaires

La mise en œuvre de ce procédé nécessite de l'énergie (chaleur et électricité) et l'installation d'équipements supplémentaires, augmentant ainsi l'empreinte environnementale du procédé.

Applicabilité

Pratiquement toutes les brasseries utilisent du CO2 sous une forme ou une autre dans leurs processus, généralement pour la purge et la mise en bouteille.S’il n’est pas récupéré du processus de brassage lui-même, le CO2 de qualité boisson ou au moins de qualité alimentaire doit provenir de l’extérieur, moyennant un coût.La technique présente donc un intérêt potentiel pour tous les brasseurs.

En théorie, la technique peut être dimensionnée pour s’adapter à toutes les échelles de production de bière.Toutefois, dans la pratique, les microbrasseries pourraient trouver peu intéressant de récupérer leur propre CO2.

Le CO2 réutilisable doit répondre à certaines normes pour être réutilisé dans le produit final, notamment en termes de concentration résiduelle en oxygène, car l'oxygène présent dans les produits finaux réduit la durée de conservation du produit et nuit à ses qualités organoleptiques.Par conséquent, la pureté du CO2 doit être vérifiée avant son utilisation dans les produits finaux ;pour y parvenir, la pureté d'entrée nécessaire pour le traitement du CO2 est d'environ 95 % à 99,7 %.Cela réduit la quantité de CO2 potentiellement récupérable à seulement environ 50 % du CO2 libéré par la fermentation.En fait, il est difficile de séparer les fortes concentrations initiales de N2 et d'O2 du CO2 (la récupération du CO2 commence normalement 24 heures après le début de la fermentation pour garantir que le gaz de fermentation entrant a une concentration minimale de CO2 de 99,5 % vol).

Économie

Le CO2 est nécessaire à la fin du processus de fabrication afin d’obtenir l’effet pétillant du produit final.Ainsi, la production sur site, en la valorisant, réduit les coûts d'exploitation des brasseries.