Fermentation Alcoolique et Énergie
Contexte : Le bioéthanol, une alternative renouvelable aux carburants fossiles.
La chimie industrielle joue un rôle clé dans la transition énergétique en développant des procédés de production de biocarburants. La fermentation alcooliqueProcessus biochimique par lequel des sucres (comme le glucose) sont convertis en éthanol et en dioxyde de carbone par des micro-organismes, typiquement des levures, en l'absence d'oxygène. est au cœur de la production de bioéthanol de première génération. Comprendre sa stœchiométrieÉtude des proportions quantitatives (en moles ou en masse) des réactifs et des produits dans une réaction chimique. et son bilan énergétique est fondamental pour optimiser les rendements et évaluer la viabilité du procédé à grande échelle. Cet exercice vous guidera à travers les calculs essentiels pour quantifier la production d'éthanol et l'énergie associée à partir du glucose.
Remarque Pédagogique : Cet exercice illustre comment des principes de chimie fondamentale (équilibrage d'équation, calculs de moles, thermochimie) sont appliqués à un problème concret de génie des procédés. Nous allons passer de l'échelle moléculaire (la réaction) à l'échelle macroscopique (masse, énergie) pour évaluer un procédé industriel.
Objectifs Pédagogiques
- Équilibrer l'équation d'une réaction de fermentation.
- Utiliser la stœchiométrie pour calculer des masses de produits.
- Calculer une enthalpie standard de réactionVariation d'enthalpie (chaleur) pour une réaction effectuée dans les conditions standard (298 K et 1 bar). Une valeur négative indique une réaction exothermique (libère de la chaleur). à partir des enthalpies de formation.
- Déterminer le caractère exothermique ou endothermique d'une réaction.
- Évaluer l'énergie libérée par la combustion d'un biocarburant.
Données de l'étude
Schéma du procédé de fermentation
| Donnée | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Masse de glucose initiale | \(m_{\text{gluc}}\) | 1000 | \(\text{kg}\) |
| Masse molaire Carbone | \(M(\text{C})\) | 12.0 | \(\text{g/mol}\) |
| Masse molaire Hydrogène | \(M(\text{H})\) | 1.0 | \(\text{g/mol}\) |
| Masse molaire Oxygène | \(M(\text{O})\) | 16.0 | \(\text{g/mol}\) |
| Enthalpie std de formation (glucose (s)) | \(\Delta H_{\text{f}}^\circ(\text{gluc})\) | -1273 | \(\text{kJ/mol}\) |
| Enthalpie std de formation (éthanol (l)) | \(\Delta H_{\text{f}}^\circ(\text{eth})\) | -278 | \(\text{kJ/mol}\) |
| Enthalpie std de formation (CO₂ (g)) | \(\Delta H_{\text{f}}^\circ(\text{CO}_2)\) | -394 | \(\text{kJ/mol}\) |
Questions à traiter
- Écrire et équilibrer l'équation de la réaction de fermentation alcoolique du glucose.
- Calculer la masse maximale d'éthanol (en kg) pouvant être produite.
- Calculer l'enthalpie standard de la réaction (\(\Delta H_{\text{r}}^\circ\)) en kJ/mol. La réaction est-elle exothermique ou endothermique ?
- Sachant que le pouvoir calorifique inférieur (PCI) de l'éthanol est de 26.8 MJ/kg, calculer l'énergie totale (en GJ) libérée par la combustion de tout l'éthanol produit.
Les bases de la Chimie des Procédés
Avant la correction, revoyons quelques concepts fondamentaux.
1. La Stœchiométrie :
C'est la "comptabilité" de la matière dans une réaction. Une équation chimique équilibrée nous indique les proportions en moles des réactifs qui réagissent et des produits qui se forment. Par exemple, \(A + 2B \rightarrow 3C\) signifie qu'1 mole de A réagit avec 2 moles de B pour former 3 moles de C. À partir des masses molaires, on peut convertir ces rapports de moles en rapports de masses.
2. L'Enthalpie de Réaction (\(\Delta H_{\text{r}}^\circ\)) :
C'est la chaleur échangée au cours d'une réaction à pression constante. On la calcule grâce à la loi de Hess, en utilisant les enthalpies standard de formation (\(\Delta H_{\text{f}}^\circ\)) des produits et des réactifs :
\[ \Delta H_{\text{r}}^\circ = \sum (\nu_{\text{p}} \cdot \Delta H_{\text{f}}^\circ(\text{produits})) - \sum (\nu_{\text{r}} \cdot \Delta H_{\text{f}}^\circ(\text{réactifs})) \]
où \(\nu\) est le coefficient stœchiométrique. Si \(\Delta H_{\text{r}}^\circ < 0\), la réaction est exothermique (libère de la chaleur). Si \(\Delta H_{\text{r}}^\circ > 0\), elle est endothermique (absorbe de la chaleur).
Correction : Fermentation Alcoolique et Énergie
Question 1 : Équilibrer l'équation de la réaction
Principe (le concept physique)
Le principe de la conservation de la matière, formulé par Lavoisier, stipule que "rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme". Dans une réaction chimique, cela signifie que le nombre d'atomes de chaque élément doit être identique dans les réactifs (avant la flèche) et dans les produits (après la flèche). Équilibrer une équation consiste à ajuster les coefficients stœchiométriques (les nombres devant les molécules) pour respecter cette loi.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
Pour équilibrer une équation de réaction organique, on procède généralement de manière méthodique : d'abord les atomes de carbone (C), puis les atomes d'hydrogène (H), et enfin les atomes d'oxygène (O). Cette méthode permet de résoudre la plupart des cas de manière systématique.
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Considérez l'équation comme une balance. La flèche de réaction est le pivot. Vous devez avoir exactement le même nombre de "billes" de chaque couleur (chaque atome) de chaque côté pour que la balance soit à l'équilibre. On ne peut pas changer la composition des molécules (les formules brutes), mais on peut ajuster leur nombre (les coefficients).
Normes (la référence réglementaire)
La notation des équations chimiques, incluant l'état de la matière (s, l, g, aq), est standardisée par l'Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée (UICPA/IUPAC) pour garantir une communication claire et sans ambiguïté dans la communauté scientifique mondiale.
Formule(s) (l'outil mathématique)
L'équation non équilibrée est :
Hypothèses (le cadre du calcul)
On suppose que le glucose, l'éthanol et le dioxyde de carbone sont les seuls réactifs et produits impliqués dans la réaction principale.
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
Les formules brutes des composés : Glucose (\(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6\)), Éthanol (\(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}\)), Dioxyde de carbone (\(\text{CO}_2\)).
Astuces(Pour aller plus vite)
Commencez par l'élément qui apparaît dans le moins de composés. Ici, C et H n'apparaissent que dans une molécule côté réactifs, c'est un bon point de départ. L'oxygène, présent dans les trois molécules, est plus facile à équilibrer en dernier.
Schéma (Avant les calculs)
Bilan des atomes (non équilibré)
Calcul(s) (l'application numérique)
1. Équilibrage du Carbone (C) : Il y a 6 atomes de C dans le glucose. Pour obtenir 6 C dans les produits, on peut essayer de mettre un coefficient 2 devant l'éthanol (ce qui donne \(2 \times 2\text{C} = 4\text{C}\)) et un coefficient 2 devant le CO₂ (ce qui donne \(2 \times 1\text{C} = 2\text{C}\)). Le total est \(4\text{C} + 2\text{C} = 6\text{C}\). Le carbone est équilibré.
2. Vérification de l'Hydrogène (H) : Il y a 12 atomes de H dans le glucose. Dans les produits, nous avons 2 molécules d'éthanol. Le calcul est :
L'hydrogène est aussi équilibré.
3. Vérification de l'Oxygène (O) : Il y a 6 atomes de O dans le glucose. Dans les produits, nous avons 2 éthanols et 2 CO₂. Le calcul est :
L'oxygène est également équilibré.
Schéma (Après les calculs)
Bilan des atomes (équilibré)
Réflexions (l'interprétation du résultat)
L'équation équilibrée est la "recette" de la réaction. Elle nous dit que la "molécule mère" de glucose se scinde en deux molécules d'éthanol et deux molécules de dioxyde de carbone. Ce rapport 1:2:2 est la clé pour tous les calculs de rendement et de production qui suivront.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
L'erreur la plus commune est d'oublier de compter tous les atomes dans une molécule (par exemple, oublier le H du groupe -OH dans l'éthanol). Toujours recompter chaque élément des deux côtés de la flèche à la fin pour une vérification finale.
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
- Une équation chimique doit respecter la conservation de la masse.
- On équilibre en ajustant les coefficients stœchiométriques, jamais les indices dans les formules.
- La méthode C, H, puis O est souvent efficace pour les réactions organiques.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
La fermentation produit du CO₂, un gaz à effet de serre. Cependant, le bioéthanol est considéré comme neutre en carbone car ce CO₂ avait été préalablement capté de l'atmosphère par la plante (canne à sucre, maïs...) lors de la photosynthèse. Le bilan global est donc (théoriquement) nul.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
\( \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \rightarrow 2 \, \text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2 \, \text{CO}_2 \)
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)
Équilibrez la combustion complète de l'éthanol : \(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}\). Quel est le coefficient devant \(\text{O}_2\) ?
Simulateur 3D : Visualisation Moléculaire
Question 2 : Calculer la masse maximale d'éthanol
Principe (le concept physique)
La stœchiométrie de la réaction nous dit qu'une mole de glucose produit deux moles d'éthanol. Pour passer des moles aux masses, nous utilisons la masse molaire (\(M\)), qui est la masse d'une mole d'une substance. La démarche est donc : convertir la masse de réactif en moles, utiliser le rapport stœchiométrique pour trouver les moles de produit, puis convertir ces moles de produit en masse.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
La mole est l'unité de quantité de matière du Système International. Une mole contient toujours le même nombre d'entités (atomes, molécules...), appelé nombre d'Avogadro (\(N_A \approx 6.022 \times 10^{23}\)). La masse molaire (M) est la passerelle entre le monde microscopique (nombre de molécules) et le monde macroscopique (masse en grammes).
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Imaginez que vous faites des gâteaux (éthanol) à partir de boîtes de préparation (glucose). La recette (équation) vous dit : "1 boîte donne 2 gâteaux". Si vous avez une palette de 1000 kg de boîtes, vous devez d'abord savoir combien de boîtes cela représente (calcul de moles), puis appliquer la recette pour savoir combien de gâteaux vous pouvez faire (rapport stœchiométrique), et enfin calculer le poids total de vos gâteaux (calcul de la masse finale).
Normes (la référence réglementaire)
L'utilisation du kilogramme (kg) comme unité de masse et de la mole (mol) comme unité de quantité de matière est définie par le Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) dans le cadre du Système International d'unités (SI), garantissant l'uniformité des mesures scientifiques et industrielles.
Formule(s) (l'outil mathématique)
Hypothèses (le cadre du calcul)
On suppose que la réaction est totale, c'est-à-dire que 100% du glucose est converti selon l'équation stœchiométrique. C'est le rendement théorique maximal.
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
- Masse de glucose, \(m_{\text{gluc}} = 1000 \, \text{kg} = 1 \times 10^6 \, \text{g}\)
- Masses molaires atomiques : M(C)=12.0, M(H)=1.0, M(O)=16.0 g/mol
Astuces(Pour aller plus vite)
Pour éviter les erreurs, effectuez tous les calculs de masse molaire au début. Ensuite, travaillez systématiquement en grammes et en moles. Ne convertissez en kilogrammes qu'à la toute fin. Cela évite de se tromper avec les puissances de 10 en cours de route.
Schéma (Avant les calculs)
Flux de Calcul Stœchiométrique
Calcul(s) (l'application numérique)
1. Calculer les masses molaires :
2. Calculer le nombre de moles de glucose :
3. Déterminer le nombre de moles d'éthanol produit : D'après l'équation, \(n_{\text{eth}} = 2 \cdot n_{\text{gluc}}\).
4. Calculer la masse d'éthanol :
Schéma (Après les calculs)
Bilan de Masse Théorique
Réflexions (l'interprétation du résultat)
La conversion en kilogrammes donne environ 511 kg. Cela signifie que pour 1000 kg de sucre, on obtient théoriquement 511 kg d'éthanol. C'est le rendement de Gay-Lussac. En pratique, les rendements industriels sont légèrement inférieurs (autour de 90-95% de ce maximum théorique) à cause de réactions secondaires et de pertes.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
Une erreur fréquente est d'oublier de convertir les kilogrammes en grammes avant de diviser par la masse molaire (qui est en g/mol). Assurez-vous que les unités sont cohérentes à chaque étape du calcul.
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
- La conversion masse-moles est l'étape clé.
- Le rapport stœchiométrique de l'équation équilibrée est la "recette" qui relie les moles de réactifs et de produits.
- Le rendement théorique est la quantité maximale de produit que l'on peut obtenir.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
Le Brésil est un pionnier mondial du bioéthanol, produit massivement à partir de la canne à sucre. De nombreuses voitures y sont "flex-fuel", capables de rouler indifféremment à l'essence ou à l'éthanol pur, démontrant la viabilité de cette technologie à grande échelle.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)
Quelle masse de CO₂ (en kg) est produite en même temps ? (\(M(\text{CO}_2) = 44 \, \text{g/mol}\))
Simulateur 3D : Bilan de Masse
Question 3 : Calculer l'enthalpie de réaction
Principe (le concept physique)
L'enthalpie de réaction (\(\Delta H_{\text{r}}^\circ\)) quantifie l'énergie thermique libérée ou absorbée par la réaction. Elle est calculée comme la différence entre l'énergie "contenue" dans les produits et celle contenue dans les réactifs. On utilise pour cela les enthalpies de formation (\(\Delta H_{\text{f}}^\circ\)), qui représentent l'énergie nécessaire pour former une mole d'un composé à partir de ses éléments de base.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
La loi de Hess stipule que la variation d'enthalpie pour une réaction globale est la même, que la réaction se fasse en une ou plusieurs étapes. Cela nous permet de calculer l'enthalpie d'une réaction complexe en la décomposant en réactions de formation simples (éléments → composé), dont les enthalpies sont bien connues et tabulées.
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Imaginez un trajet en montagne. L'enthalpie de formation est l'altitude de chaque village (composé) par rapport au niveau de la mer (éléments de base). L'enthalpie de réaction est la différence d'altitude entre le village d'arrivée (produits) et le village de départ (réactifs). Si vous descendez (\(\Delta H < 0\)), vous libérez de l'énergie potentielle (exothermique). Si vous montez (\(\Delta H > 0\)), vous devez fournir de l'énergie (endothermique).
Normes (la référence réglementaire)
Les données thermodynamiques standard, comme les enthalpies de formation, sont collectées et validées par des organismes internationaux tels que le NIST (National Institute of Standards and Technology) aux États-Unis ou le CODATA (Committee on Data for Science and Technology). Les calculs se réfèrent aux conditions standard (298.15 K ou 25°C, et 1 bar).
Formule(s) (l'outil mathématique)
Hypothèses (le cadre du calcul)
On suppose que la réaction se déroule dans les conditions standard et que les réactifs et produits sont dans leur état standard (glucose solide, éthanol liquide, CO₂ gazeux).
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
- \(\Delta H_{\text{f}}^\circ(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6, \text{s}) = -1273 \, \text{kJ/mol}\)
- \(\Delta H_{\text{f}}^\circ(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}, \text{l}) = -278 \, \text{kJ/mol}\)
- \(\Delta H_{\text{f}}^\circ(\text{CO}_2, \text{g}) = -394 \, \text{kJ/mol}\)
Astuces(Pour aller plus vite)
Soyez très attentif aux signes ! Les enthalpies de formation sont souvent négatives. La formule est "PRODUITS MOINS RÉACTIFS". Une erreur de signe sur le terme des réactifs (\(-(-\text{valeur})\)) est très fréquente.
Schéma (Avant les calculs)
Diagramme Enthalpique (Structure)
Calcul(s) (l'application numérique)
En utilisant l'équation équilibrée : \(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \rightarrow 2 \, \text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2 \, \text{CO}_2\)
Schéma (Après les calculs)
Diagramme Enthalpique (Résultat)
Réflexions (l'interprétation du résultat)
La valeur de \(\Delta H_{\text{r}}^\circ\) est de -71 kJ/mol. Le signe négatif indique que la réaction est exothermique : elle libère de la chaleur. Pour chaque mole de glucose (180 g) qui fermente, 71 kJ d'énergie sont dégagés. Dans un grand bioréacteur industriel, cette chaleur doit être évacuée par un système de refroidissement pour maintenir la température optimale pour les levures.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
Ne pas oublier de multiplier chaque enthalpie de formation par son coefficient stœchiométrique. Omettre un coefficient "2" est une erreur très courante qui fausserait complètement le résultat.
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
- La loi de Hess est la méthode de calcul de \(\Delta H_{\text{r}}^\circ\).
- La formule est toujours "Somme des produits - Somme des réactifs".
- Un \(\Delta H_{\text{r}}^\circ\) négatif signifie une réaction exothermique.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
La chaleur dégagée par la fermentation, bien que modeste, est suffisante pour élever la température dans les grandes cuves de vinification. Les vignerons modernes utilisent des cuves à double paroi où circule un fluide réfrigérant pour contrôler précisément la température et ainsi influencer les arômes du vin.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)
Si l'enthalpie de formation de l'éthanol était de -300 kJ/mol au lieu de -278, la réaction serait-elle plus ou moins exothermique ?
Simulateur 3D : Diagramme Énergétique
Question 4 : Calculer l'énergie de combustion
Principe (le concept physique)
Le Pouvoir Calorifique Inférieur (PCI) est une mesure de l'énergie thermique libérée par la combustion complète d'une unité de masse d'un combustible, en supposant que l'eau produite reste à l'état de vapeur. C'est une donnée pratique, directement liée à l'énergie utilisable d'un carburant. En multipliant la masse totale d'éthanol produite par son PCI, on obtient l'énergie totale que l'on peut extraire de ce biocarburant.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
On distingue le PCI du Pouvoir Calorifique Supérieur (PCS). Le PCS inclut l'énergie qui serait récupérée si la vapeur d'eau produite par la combustion était condensée en eau liquide (chaleur latente de vaporisation). Le PCI est plus réaliste pour la plupart des applications (moteurs, chaudières) où les gaz d'échappement sont évacués à haute température.
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Le PCI est comme le "prix au litre" de l'énergie. Chaque carburant a son propre prix. Une fois que vous savez combien de "litres" (ici, des kilogrammes) vous avez produits, il suffit de multiplier pour connaître votre richesse énergétique totale. C'est un calcul direct qui permet de comparer l'efficacité de différents carburants.
Normes (la référence réglementaire)
La détermination expérimentale des pouvoirs calorifiques des combustibles solides, liquides et gazeux est régie par des normes internationales, telles que la série ISO 1928. Ces protocoles standardisés garantissent que les valeurs de PCI sont comparables d'un laboratoire à l'autre.
Formule(s) (l'outil mathématique)
Hypothèses (le cadre du calcul)
On suppose que la combustion de l'éthanol sera complète et que l'énergie récupérée correspondra exactement à la valeur du PCI, sans pertes dans le système de combustion.
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
- Masse d'éthanol, \(m_{\text{eth}} \approx 511 \, \text{kg}\) (du calcul Q2)
- PCI de l'éthanol = 26.8 MJ/kg
Astuces(Pour aller plus vite)
Attention aux préfixes des unités ! L'énoncé donne des MégaJoules (MJ) et demande une réponse en GigaJoules (GJ). Souvenez-vous que Giga > Méga. 1 GJ = 1000 MJ. Vous devez donc diviser votre résultat en MJ par 1000 pour l'obtenir en GJ.
Schéma (Avant les calculs)
Conversion de Biomasse en Énergie Utilisable
Calcul(s) (l'application numérique)
1. Calculer l'énergie en Mégajoules (MJ) :
2. Convertir en Gigajoules (GJ), sachant que 1 GJ = 1000 MJ :
Schéma (Après les calculs)
Ordres de Grandeur Énergétiques
Réflexions (l'interprétation du résultat)
La fermentation d'une tonne de glucose permet de produire un biocarburant capable de libérer environ 13.7 GJ d'énergie. Pour donner un ordre de grandeur, cela correspond à l'énergie contenue dans un peu plus de deux barils de pétrole. Ce calcul est essentiel pour évaluer le rendement énergétique global de la filière bioéthanol, de la culture de la biomasse à l'utilisation finale du carburant.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
Ne pas confondre l'énergie de la réaction de fermentation (la chaleur dégagée par le bioréacteur, -71 kJ/mol) et l'énergie de combustion de l'éthanol (l'énergie libérée quand on l'utilise comme carburant). Ce sont deux bilans énergétiques distincts pour deux processus différents.
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
- Le PCI est une mesure pratique de l'énergie d'un carburant.
- L'énergie totale est simplement le produit de la masse par le PCI.
- La gestion des unités (MJ, GJ) est cruciale pour obtenir le bon ordre de grandeur.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
Le "bioéthanol de deuxième génération" vise à utiliser non pas le sucre directement, mais la cellulose et la lignine (le bois, la paille), qui constituent la majorité de la biomasse végétale. Les procédés sont plus complexes car ils nécessitent de "casser" ces molécules robustes avant la fermentation, mais ils n'entrent pas en compétition avec les cultures alimentaires.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)
Si le PCI de l'essence est de 42 MJ/kg, combien de kg d'essence faudrait-il pour obtenir la même énergie (13695 MJ) ?
Simulateur 3D : Énergie de Combustion
Outil Interactif : Paramètres de Fermentation
Modifiez les paramètres du procédé pour voir leur influence sur la production et l'énergie.
Paramètres d'Entrée
Résultats Clés
Le Saviez-Vous ?
C'est Louis Pasteur qui, au milieu du XIXe siècle, a démontré que la fermentation n'était pas un simple processus de décomposition chimique, mais qu'elle était due à l'action de micro-organismes vivants (les levures). Il a résumé ses découvertes par la célèbre phrase : "la fermentation, c'est la vie sans l'air".
Foire Aux Questions (FAQ)
Pourquoi la chaleur de la réaction est-elle importante industriellement ?
Même si la chaleur dégagée par mole est faible (-71 kJ/mol), la fermentation de tonnes de substrat génère une quantité de chaleur considérable. Sans un système de refroidissement efficace, la température du bioréacteur augmenterait, ce qui pourrait tuer les levures et arrêter la production. La gestion thermique est donc un enjeu majeur en génie des procédés.
Tout le sucre est-il vraiment converti en éthanol ?
Non, jamais à 100%. Une partie du glucose est utilisée par les levures pour leur propre croissance et leur métabolisme (production de biomasse). De plus, des réactions secondaires peuvent former d'autres produits comme le glycérol ou des acides organiques. Un bon rendement industriel se situe autour de 90-95% du rendement théorique maximal.
Quiz Final : Testez vos connaissances
1. Si une réaction a une enthalpie \(\Delta H_{\text{r}}^\circ\) de +50 kJ/mol, cela signifie qu'elle...
2. D'après la stœchiométrie, pour produire 4 moles d'éthanol, combien de moles de glucose sont nécessaires ?
- Stœchiométrie
- Étude des rapports quantitatifs entre réactifs et produits dans une réaction chimique. Permet de prédire les quantités de matière consommées et produites.
- Enthalpie de Réaction (\(\Delta H_{\text{r}}^\circ\))
- Quantité de chaleur libérée (si négative, exothermique) ou absorbée (si positive, endothermique) par une réaction chimique effectuée à pression constante.
- Fermentation
- Voie métabolique anaérobie (sans oxygène) qui convertit les sucres en acides, gaz ou alcools. La fermentation alcoolique produit de l'éthanol et du CO₂.
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