Chaque jour 900 000 baguettes de pain sont jetées en Tunisie. Depuis Mars 2020, nous avons vu plusieurs pénuries de gel hydro alcoolique pendant une période de besoin. Ces deux problèmes, bien que non corrélés, ont une solution commune : le bioéthanol. 
En effet, en Tunisie la régie des Alcools vendait l’éthanol à près de 8 dinars par Litres. Or ce prix a doublé voire triplé pendant la période du Covid-19. De plus, le fait que la régie priorise l’utilisation de l’éthanol par les hôpitaux que pour du gel hydroalcoolique a fait en sorte qu’il n’y en ai pratiquement plus. Face à cela, les producteurs de gels ont décidé de se tourner vers un autre alcool, l’isopropanol. Même si celui a le même effet et est moins cher, il est beaucoup plus irritant. D’autres producteurs ont décidé de se tourner vers d’autres sources d’éthanol comme le maïs et le soja. Et c’est dans ce contexte là qu’on se propose d’explorer d’autres sources d’éthanol qui seraient peut être plus abordables.
 

Parler à des Industriels, plus exactement des producteurs de gel Hydroalcoolique et leur présenter notre projet. Parler aussi à des agriculteurs à des supermarchés pour avoir une idée sur le gaspillage alimentaire et aussi leur montrer ce qu’on pourrait faire avec ce qui est gaspillé.

Nous pensons qu’il est possible de produire un gel hydro alcoolique à base de pain. En effet, le premier prix de l’année 2020 était une bière à base de pain mais ce projet semble encore être exploitable.
Expérience : Production de bioéthanol avec de la matière amylacée (Pain)
Première étape : Solubilisation 
Dans cette étape, nous chauffons le pain dans de l’eau, à une température située entre 50 et 70°C. En effet, à partir de 50°C l’amidon se solubilise dans l’eau mais à partir de 70°C il commence à se gélatiniser (Ce qui n’est pas très pratique pour la fermentation que nous allons faire ensuite)
Seconde étape : Brassage
Première méthode : Hydrolyse enzymatique
Nous transformons l’amidon en glucose par hydrolyse. Puisque l’amidon est une macromolécule de glucose alors nous pouvons la casser avec des enzymes (Amylases alpha ou béta). Cette étape dure à peu près deux heures (Même si 30 minutes suffisent théoriquement)
Cette hydrolyse permet de produire du maltose.
                                          2  (C10H6O5) + H2O  —-> C12H24O11
Après pour obtenir du glucose nous pouvons rajouter du maltase qui coupera le maltose en deux molécules de glucose. 
Note : Les levures de boulanger contiennent de l’invertase (équivalent au maltase) et de cette manière pourrait permettre la transformation du maltose en glucose.
Seconde méthode : Hydrolyse par acide
Nous pouvons aussi causer cette hydrolyse en faisant bouillir l’amidon et en ajoutant un catalyseur (HCl ou H2SO4) qui causera l’hydrolyse. Puisque nous allons procéder à une distillation par fractionnement pour extraire l’éthanol, nous pouvons choisir comme catalyseur le H2SO4 puisque sa température d’ébullition est supérieur à celle de l’éthanol (Contrairement à l’acide chlorhydrique)
Cette hydrolyse contrairement à l’autre hydrolyse, permet de produire directement du glucose.
                                             C10H6O5 + H2O  —-> C6H12O6
Troisième étape : Fermentation par levures de boulanger
Après avoir obtenu du glucose, nous rajoutons des levures qui réagiront avec et qui produisent de l’éthanol. L’essentiel de la fermentation alcoolique se fait durant les 48 à 72 premières heures.
Quatrième étape : Distillation/Rectification
Maintenant que nous avons obtenu de l’éthanol, nous pouvons le distiller pour le purifier. Nous utiliserons une distillation par fractionnement qui exploite la différence de température d’ébullition de l’eau (100°C) et de l’éthanol (78.5°C). Habituellement, la distillation est répétée deux fois pour obtenir un degré alcoolique élevé mais on pourrait la répéter autant de fois que nécessaire. Cette distillation permet d’obtenir au maximum un degré alcoolique de 96° (Ce qui est largement suffisant pour ce qu’on veut faire avec).
Expérience : Comparaison par rapport au bioéthanol produit avec de la matière sucrée (Dattes non propres à la consommation)
Première étape : Préparation des dattes
Pour éliminer les impuretés sur les dattes nous allons les dénoyauter et les laver dans de l’eau. Ensuite, elles seront imbibées dans de l’eau à une température en 90 et 95°C pendant une période suffisante (Nous avons choisi d’imbiber pendant 15 minutes). Après cela, la pulpe des dattes est broyée (Nous l’avons fait au mixeur de cuisine) dans l’eau d’imbibition (Riche en sucre). 
Seconde étape : Fermentation
Après avoir été broyé, la solution obtenue est mise dans un récipient où l’on ajoute 400 mL d’eau pour 100 grammes de dattes puis des levures de boulanger de manière à avoir 1 grammes de levures de boulangers par litre. Sinon pour les réactions chimiques, il s’agit du même principe que le procédé avec le pain.
Troisième étape : Distillation
Après quelques jours ou quelques semaines de fermentation, la solution est distillée de la même manière que le procédé avec le pain.
Notes sur l’expérience : Ce procédé est beaucoup moins coûteux que celui avec le pain, il consomme moins d’énergie et s’attend à ce qu’il produise beaucoup plus d’éthanol concentré.
Production du gel : Mélange
Après avoir obtenu l’éthanol, on rajoute les autres composants du gel (Glycérine…) que l’on achète chez les pharmacies.
Pour les proportions, nous essayerons de contacter un producteur de gel ou nous nous baserons sur les recommandations de l’OMS c’est-à -dire de de la glycérine et de l’eau oxygénée.
Aussi, pour mesurer le taux d’alcool de notre solution (Il faut rappeler qu’il faut un éthanol assez concentré) nous nous baserons sur ce graphique qui relie taux et masse volumique de la solution :  
 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9a/Melangeeauethanol.svg/338px-Melangeeauethanol.svg.png
Dans la recette par l’OMS nous avons 3 principaux ingrédients  :
Le mélange eau-éthanol : Joue comme agent antiseptique qui permettra d’éliminer le virus
L’eau oxygénée : Permet d’éliminer les spores dans le flacon et donc une meilleure conservation du gel
La glycérine : Permet de gélifier la solution et permet ainsi moins d’irritation.
Bilan de l’expérience : 
Sur le bilan expérimental : Nous avons pu extraire de 300 g de dattes près de 15 mL d’éthanol 80, et de 300 g de pain près de 10 mL d’éthanol 80. Or 300 g de maïs produit 120 mL d’éthanol donc d’un point de vue de rendement le choix du maïs est clair. 
Il faudrait aussi réfléchir au bilan énergétique de l’expérience dans notre comparaison : 
Pain : Chauffage pendant 1 heure (Solubilisation) = 348 Wh (Calcul fait grâce à la capacité calorifique de l’eau)
Les deux distillation fractionnée pendant 1 heure = 450Wh (Première distillation) + 170 Wh (Deuxième distillation) 
Total : 348+170+450 = 968Wh
Dattes : Imbibition de l’eau : 3 Wh (Négligeable)
Les deux distillation fractionnée pendant 1 heure  = 450Wh (Première distillation) + 170 Wh (Deuxième distillation)
Total : 450 + 170 + 3 = 623 Wh
Donc le coût énergétique de l’expérience avec le pain est 54% (sur la facture d’électricité) plus cher que celle avec les dattes.  Il faudrait aussi prendre en compte le coût du transport (Pour les dattes du champ à l’usine et pour la collecte du pain) : En effet, on n’arrive pas vraiment à imaginer comment on pourrait quantifier cela mais en tout cas le nombre de trajets pour collecter les dattes sera sûrement moins que celui pour collecter le pain. Ainsi les dattes périmées peuvent être une source d’éthanol viable.

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Chez soi ou au laboratoire du Lycée

Mois de Novembre : 
 
18 Novembre : Finalisation de l’inscription et brainstorming sur le sujet à choisir
 
Mois d’Octobre :
 
02 Octobre : Réflexion sur le sujet 
Le groupe était divisé sur 3 sujets : Les Usines de Gabès qui rejettent du phosphogypse dans la mer, la nicotine dans le tabac (Chicha, Cigarette électronique et cigarette traditionnelle) et un nouveau gel hydroalcoolique 
 
09 Octobre : Décision finale du projet (Gel hydroalcoolique) et recherches sur le sujet 
 
Mois de Décembre : 
 
16 Décembre : Demande de matériel et expérience (Pain)
Le pain utilisé était des restes de la cantine 
Après le brassage, nous nous sommes trouvés à court de temps et nous avons dû jeter le pain 
Il faudrait mettre le pain dans un sac en coton comme ça on pourrait le filtrer après le brassage 
 
18 Décembre : Expérience du pain au laboratoire du lycée (Avec la méthode impliquant l’amylase)
Pas assez de temps pour la finir
Chaque élève rentre chez soi avec un bout de l’expérience dans l’espoir de se réunir pendant les vacances (Note : On n’a pas pu se réunir en fin de compte à cause des circonstances)
 
—– Vacances d’Hiver —-
 
Mois de Janvier:
 
13 Janvier: Discussion avec les professeures encadrants et production d’affiches (Qu’on n’utilise finalement pas)
14 Janvier : Expérience chez soi (Expérience pain)
– Échec : à la fin du brassage, nous avons obtenu de l’amidon gélatinisé (On pensait qu’on pouvait faire casser l’amidon avec seulement de la température)
– Échange avec les élèves qui ont présentés le projet sur lequel on s’est inspiré Plusieurs remarques ressortent de cet échange :
Notre procédé consomme beaucoup trop d’énergie
Il ne produit qu’une petite quantité d’alcool
On « gâche » un peu le pain
=> Il faudrait peut être recherche d’autres manières de produire du bioéthanol : Peut être avec des épluchures de banane 
 
17 Janvier : Experience chez soi (Dattes)
Apparemment réussie : On entend un petit dégazement (Il s’agirait peut être du dioxyde de carbone) lorsqu’on s’approche de la solution, en attendant que la fermentation semble s’effectuer, on continue nos recherches.
 
20 Janvier : À cause des conditions sanitaires (Confinement renforcé), nous n’avons pas pu mener l’expérience. En attendant, nous continuons la fermentation :
La densité de la solution commence à baisser nettement : On avait mis une cuillère en bois au début de la fermentation, elle flottait pratiquement au-dessus de la solution. Maintenant, le bout de la cuillère rentre dans la solution assez nettement (Comparé à avant). 
Aussi l’odeur de la solution a changée : au début, l’odeur n’était pas très attirante alors que maintenant elle est assez neutre.
 
27 Janvier : Expérience au Laboratoire du Lycée 
– Mise en place de trois montage de distillation par fractionnement (Chacun avec un ballon de volume 250 mL) : Nous avons une bouteille complète (1.5L) de vin de dattes donc il faudrait distiller le plus possible puisqu’on suppose qu’il n y a pas beaucoup d’alcool dedans. Aussi lors de l’imbibition des dattes une couche blanche (de glucose) était ressortie donc nous pouvons supposer qu’il ne reste pas beaucoup de sucre (Mais autant essayer pour voir).
– Après une heure, nous avons eu un volume assez important de distillat. Maintenant il ne reste plus qu’à trouver un moyen pour vérifier que c’est bien de l’éthanol et essayer de mesurer la densité de ce qu’on a obtenu.
 
Mois de Février : 
 
03 Février : Mise en place d’une stratégie de communication 
– Créer un compte instagram, gmail et un site Web pour le projet
– Contacter des industriels (Producteurs de gel, société qui commercialise des dattes ou du pain), des agriculteurs et des chercheurs dans la biochimie industrielle : Pour voir si notre procédé peut être mis à l’échelle industrielle, s’il pourrait être amélioré…
 
06 Février : Finalisation du site Web (Peut être que nous allons rajouter des choses après) et contact de : 
– producteurs de gel (Afri hygiène, PRIMA tunisie) : Pour voir leurs avis si l’industrialisation de cette méthode
– d’institutions dans la recherche biochimique : Pour voir leurs avis sur la méthode en elle même et si elle pourrait être améliorer
– de magasins et d’agriculteurs : Pour avoir une meilleure idée du gaspillage alimentaire et d’où est ce qu’on pourrait obtenir le pain et les dattes pour le gel
 
17 Février : Continuation des distillations
Le même problème de volumes se pose du coup on envisage peut être d’aller emprunter du matériel à un chercheur ou à un laboratoire même si cela pourrait être difficile
En même temps, nous essayons de bien faire comprendre à tous les membres du groupe la stratégie de communication
 
18 Février : Expérience chez soi (Pain)
Nous avons pu faire l’expérience et lancer la fermentation sans trop de problème
Le plus gros problème était d’obtenir de l’amylase (On s’est récemment rendu compte que l’on peut utiliser un produit médical : le maxilase, qui en contient énormément) 
 
20 – 22 Février : Même s’il s’agit d’une période de vacances, nous avons réussi à obtenir du matériel 
Cette fois ci un ballon de volume 2 Litres (le chauffe ballon adapté à ce volume aussi) et le reste du matériel de distillation
On termine donc la première distillation pour la solution préparée à base de dattes le 20 Février et puis celle de la solution préparée à base de pain dans les deux jours qui suivent.
Nous avons supposé que 3 ou 4 jours étaient suffisants pour la fermentation puisqu’on était limités par le temps et puisqu’il fallait aussi rendre le matériel au laboratoire.
 
—- Suites de vacances (Où nous étions assez inactifs par rapport au projet) —-
 
Mois de Mars :
 
10 Mars : Expérimentation au lycée 
Par soucis d’avoir oublié de demander le matériel, nous n’avons pu que distiller une deuxième fois la solution avec les dattes 
Nous avons aussi fait des approximations des taux d’alcools des deux solutions et nous obtenons :
Une solution de dattes :
Première distillation : 20% d’alcool
Rectification : 75% 
Une solution de pain  :
Première distillation : 20% d’alcool
Rectification : pas encore faite  
Pour avoir ces taux, nous nous sommes basés sur le fait qu’il existe une courbe reliant la densité d’une solution eau-alcool avec son titre. Nous avons donc estimé avec une balance et une éprouvette graduée ce titre. 
 
19 Mars : Experience au Lycée 
Distillation de la solution avec le Pain une seconde fois
Pendant ce temps mélange de la solution distillée à base de dattes à
0.2 mL de peroxyde 
0.7 mL de Glycérine 
En vue de respecter les concentrations de l’OMS. Nous n’avons pas eu besoin de rajouter de l’eau puisque celui-ci avait pour but de réduire le taux d’éthanol. On a ensuite mis la solution en quarantaine (dans un flacon de 50 mL) pendant quelques jours. 
 
24 Mars : Beaucoup des membres du groupe étaient occupés avec des cours et des événements extrascolaires. Donc nous n’avons pas pu continuer les expériences : 
Nous avons juste examiner rapidement le résultat après la quarantaine :
Nous étions étonnés de voir que la solution n’était pas gélatineuse et nous en avons conclu qu’il y avait peut être un problème entre la recette de l’OMS et notre volume.
On envisage certaines alternatives telles que la glycérine tel que l’agar agar…
On décide aussi de ne pas refaire la même erreur qui est de tester une recette sur la solution préparée à base de pain/de dattes mais plutôt de la tester sur une solution avec de l’éthanol du laboratoire. 
31 Mars : Expérience au Lycée
Nous avons testé de gélifier une solution d’éthanol du laboratoire avec de l’agar agar en mélangeant, chauffant puis en laissant refroidir.
Seulement, nous avons appris après que l’agar agar ne gélifie pas en présence d’éthanol : Il faut préparer une base gélatineuse, mais on ne peut pas faire cela puisque notre éthanol est déjà mélangé avec de l’eau
Après des recherches, nous avons trouvé comme gélifiant le méthylcellulose (qui est un additif alimentaire) sauf qu’il ne nous reste plus assez de temps pour en trouver et donc on laissera cela comme piste d’ouverture du projet.
Mois d’avril : 
07 Avril  Rencontre (avec Zoom) avec un industriel de gel hydroalcoolique Monsieur Ben M’rad de l’entreprise SOTUPROC
20-21 Mai : Développement d’un Escape Game sur la plateforme Genially 

Mois de Novembre : 
18 Novembre : Finalisation de l’inscription et réflexion sur le sujet
Mois de Décembre :
02 Décembre : Choix du Sujet
09 Décembre : Experience
16 Décembre : Réflexion sur les résultats de l’expérience
Mois de Janvier :
13 Janvier : Demande de matériel
20 Janvier : Experience
27 Janvier : Suite des expériences
Mois de Février :
03 Février : Mise en place de la stratégie de communication
10 Février : Continuer la communication et les expériences en parallèle 
17 Février : Terminer la première distillation
Mois de Mars :
03 Mars : Terminer l’étape de “rectification” (Deuxième distillation)
10 Mars : Continuer à contacter des sociétés et à mettre en place la communication
24 Mars :  Continuer la communication 
31 Mars : Finir le mélange des deux gels 
Mois d’Avril :
7 Avril : Finir l’écriture du document
14 Avril : Publier le document