Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2015-2016 / Dans le cadre de ce projet, deux expériences ont été réalisées à la ferme expérimentale de l’Université Laval à Saint-Augustin-de-Desmaures visant à améliorer l’extraction des sucres solubles de la biomasse du millet perlé sucré et du sorgho sucré pour une éventuelle production de bioéthanol. L’expérience de 2013 a démontré que l’imprégnation de la biomasse hachée lors d’un premier pressage avec du jus déjà extrait n’a pas amélioré le rendement en jus des deux plantes et les taux d’extraction des sucres (fructose, glucose, sucrose et sucres solubles totaux) n’ont pas été améliorés suite à cette imprégnation. Les taux d’extraction des sucres solubles totaux de la biomasse du sorgho sucré et du millet perlé sucré sont de 26,5% et 28%, respectivement. L’expérience de 2014 avait pour objectif de déterminer l’effet de l’imprégnation de la bagasse du millet perlé sucré et du sorgho sucré sur le taux d’extraction des sucres. Les résultats ont démontré que l’extraction des sucres résiduels est meilleure avec l’utilisation de l’eau pour l’imprégnation de la bagasse pour un deuxième pressage qu’avec le recyclage du jus de premier pressage. Cependant, la durée de l’imprégnation de la bagasse n’a aucune influence sur l’extraction de ces sucres. En imprégnant la bagasse avec de l’eau, environ 36% et 47,5% des sucres solubles totaux ont été extraits de la biomasse du sorgho sucré et du millet perlé sucré, respectivement. / Two experiments were conducted at the Université Laval experimental station in Saint-Augustin-de-Desmaures to improve soluble sugars extraction from sweet pearl millet and sweet sorghum biomass for an eventual production of bioethanol. The 2013 experiment revealed that wetting the chopped biomass for a first pressing, with the already extracted juice, did not improve the juice yield of both crops. Also, the sugars (fructose, glucose, sucrose, and total soluble sugars) extraction rates have not been improved. The extraction rate of total soluble sugars from the biomass of sweet sorghum and sweet pearl millet were 26.5% and 28%, respectively. The objective of the 2014 experiment was to determine the effects of wetting sweet pearl millet and sweet sorghum bagasse on sugars extraction rates. Results demonstrated that the use of water is more efficient in extracting residual sugars than recycling the first pressing juice. However, the wetting duration has no effect on the extraction of these residual sugars from the bagasse. When using water for impregnation, about 36% and 47.5% of total soluble sugars were extracted from sweet sorghum and sweet pearl millet biomass, respectively.

Des essais sur le pressage du millet perlé sucré et du sorgho sucré pour l’extraction de sève pour une production éventuelle de bioéthanol ont été effectués en 2009 et 2010. Les essais préliminaires de l’été 2009 ont démontré l’efficacité de la presse à vis pour l’extraction de sève ainsi qu’une meilleure performance avec l’utilisation d’une biomasse finement hachée. Les essais de 2010 ont été effectués à Sainte-Anne-de-Bellevue (Montréal) et à Saint-Augustin-de-Desmaures (Québec) afin de déterminer l’effet de différentes pressions (35, 45 et 55 psi) et de deux moments de récolte et de pressage (avant-midi et après-midi) sur l’extraction de la sève, la teneur et le rendement en sucres du millet perlé sucré et du sorgho sucré. Les résultats ont démontré que l’extraction de sève et la teneur en sucres sont plus élevées chez le sorgho sucré que chez le millet perlé sucré et qu’une pression entre 45 et 55 psi était optimale pour le taux d’extraction et le rendement en sève alors que la pression n’a aucune influence sur la teneur en sucres. La récolte et le pressage effectués en après-midi ont permis d’obtenir des teneurs plus élevées en sucres qu’en avant-midi à un site sur deux. Ces résultats démontrent que le millet perlé sucré et le sorgho sucré représentent une alternative intéressante pour la production de sève qui pourrait être utilisée pour la production de bioéthanol. / Trials related to the extraction of juice from sweet pearl millet and sweet sorghum for bioethanol production were carried out in 2009 and 2010. In summer of 2009, preliminary investigation resulted in a better performance of a specific screw press along with using finely chopped biomass. Based on these results, experimental studies have been done in summer 2010 with a screw press in Saint-Anne-de-Bellevue (Montreal) and Saint-Augustin-de-Desmaures (Quebec). The effects of various compressive forces (35, 45, and 55 psi) as well as a comparison between biomass harvested and pressed in the morning and in the afternoon have been investigated. Results showed a positive impact of a higher pressure on juice extraction. A compressive force between 45 and 55 psi was found to be optimal for juice extraction. However, the compressive force has no effect on juice sugar concentration. Juice of sweet sorghum has higher sugar concentration than that of sweet pearl millet and was also extracted more easily and in a higher volume. Also, pressing in the afternoon was found to be better in terms of sugar concentration of the extracted juice. The results show that sweet pearl millet and sweet sorghum represent an interesting alternative for bioethanol production.

Des essais ont été réalisés en 2010 à Saint-Augustin-de-Desmaures et à Sainte-Anne-de-Bellevue afin de comparer deux espèces destinées à la production d’éthanol (millet perlé sucré/sorgho sucré), deux dates de récolte (août/septembre) et quatre délais entre le hachage et le pressage (0,5, 2, 4 et 6 heures) sur le rendement en biomasse et en sucres et sur la valeur nutritive du fourrage et de l’ensilage du résidu pressé. Le sorgho sucré représente une meilleure source de sucres comparé au millet perlé sucré. La récolte réalisée en août permet d’obtenir un fourrage et un ensilage des résidus pressés de meilleure valeur nutritive, alors que celle effectuée en septembre permet de maximiser le rendement en biomasse et en sucres. Le délai entre le hachage et le pressage n’affecte pas la teneur et le rendement en sucres du jus. Les ensilages fabriqués à partir du résidu pressé des deux espèces se sont bien conservés. / Field studies were conducted in 2010 at Saint-Augustin-de-Desmaures and Sainte-Anne-de-Bellevue to compare two crops potentially used for ethanol production (sweet pearl millet/sweet sorghum), two harvest dates (August/September), and four delays between mowing and pressing the biomass (0.5, 2, 4, and 6 hours) for biomass and sugar yields and nutritive value of the forage and silage made with the residue. Sweet sorghum is a better source of sugar than sweet pearl millet. The harvest in August produces a forage and a silage of greater nutritive value, whereas the harvest in September maximizes biomass and sugar yields. The delay between mowing and pressing the biomass had no significant impact on yield and sugar concentration of the juice. Silages made from the pressed forage material of both species were well preserved.

Le réchauffement de la planète est un problème grave auquel le monde entier doit faire face, et les émissions de gaz à effet de serre sont communément reconnues comme étant une partie importante du problème. En plus du secteur du transport, les habitudes de consommation inefficace de la part des ménages constituent une deuxième source importante de ces émissions. Des débats au sujet de la meilleure démarche à suivre, ainsi qu'aux moyens appropriés de mesurer les phénomènes en présence ont davantage retardé l'action, tant sur les plans gouvernemental qu'individuel. Afin de résoudre ces problèmes à leur origine, il s'avère essentiel de mettre en place des interventions publiques d'une part, et d'autre part de convaincre, les consommateurs de modifier leurs habitudes de consommation vers des patrons plus durables. Le biocarburant est devenu au cours des dernières années de plus en plus visible en tant que choix alternatif majeur en matière de carburant de transport visant à réduire les émissions à effet de serre. En dépit du débat acrimonieux qui sévit entre les proposants et les détracteurs des biocarburants, la promotion de l'éthanol est toujours considérée par la plupart des analystes comme étant une mesure qui pourrait aider la réduction des émissions des gaz à effet de serre. De plus, l'utilisation à grande échelle de mélanges éthanol-pétroles est considérée d'un oeil favorable par les gouvernements. Cependant, en bout de ligne les habitudes de conduite automobile et de consommation privée à l'intérieur des ménages n'ont jamais été comprises de façon complète. En outre, ni l'acceptation ni l'utilisation volontariste des mélanges éthanol-pétroles par le consommateur canadien n'est évidentes. La présente étude vise à combler ces lacunes d'informations en trois temps, chacun prenant la forme d'un article scientifique séparé (chapitres 2, 3 et 4). / Le premier (chapitre 2) vise à examiner deux ensembles de comportements "verts" de la part des consommateurs canadiens associés aux émissions de GES: les activités domestiques des ménages et l'usage de l'automobile. Quatre groupes de variables ont été utilisés : les attitudes, connaissances et comportements en matière environnementale, l'ouverture d'esprit envers certaines politiques environnementales, des indices reliés à l'achat et à la conduite d'automobiles, et les facteurs sociodémographiques immuables. L'étude, basée sur un sondage auprès de 1002 ménages tirés au hasard à travers le Canada révèle que les facteurs dominants qui affectent les comportements verts des consommateurs sont le sentiment de responsabilité personnelle envers l'assainissement de l'environnement et l'impression de porter un impact perceptible en ce sens. Les profils sociodémographiques des consommateurs canadiens qui ne participent pas encore activement à des activités de réduction des gaz à effet de serre au sein du foyer incluent ceux qui détiennent moins de connaissances au sujet des problèmes du réchauffement de la planète et des produits renouvelables, sont moins soucieux des problèmes environnementaux, sont moins prêts à faire des sacrifices personnels pour l'environnement, ressentent une moindre responsabilité personnelle à participer à la réduction des gaz à effet de serre, ne participent pas actuellement à des groupes environnementaux, ne s'intéressent point aux campagnes de publicité environnementale, possèdent et conduisent un nombre plus élevé de voitures, sont plus jeunes, proviennent de familles moins nanties, sont majoritairement des hommes, et habitent les provinces atlantiques et des prairies. Sur les routes, ceux qui émettent la plus grande quantité de gaz à effet de serre dans l'atmosphère sont ceux qui ne contribuent pas aux activités des groupes environnementaux, possèdent et conduisent un nombre plus élevé de voitures, et résident dans deux des zones les moins densément peuplées du Canada. Les hommes et les résidents des prairies et paradoxalement, ceux qui possèdent plus de formation scolaire et de connaissances environnementales ont tendance à voyager plus en automobile et donc à causer plus d'émissions de GES par an. / Le deuxième article (chapitre 3) s'inscrit dans les suites du premier, avec le même échantillon de 1002 ménages et explore plus en détails les préférences de la part des consommateurs canadiens entre deux types de carburant : l'essence sans plomb régulière et un mélange de 10% éthanol - 90% pétrole ("E10"). Afin de faciliter le choix d'une stratégie de taxation du gouvernement, l'étude isole un estimé de la valeur donnée par les consommateurs aux attributs hédoniques "verts" d'ElO. Les résultats indiquent que le prix et la présence d'une "taxe verte" sur l'essence produisent tous les deux un impact négatif sur la probabilité de choisir l'éthanol à la pompe. La préférence pour l'ElO est également conditionnée de façon significative par l'âge, la taille et la dépense pour l'essence du véhicule principal du répondeur, ainsi que par certaines variables sociodémographiques. / Le troisième article (chapitre 4) se concentre sur l'identification d'un cadre juridique approprié pour promouvoir la production et la consommation de biocarburants au Canada. Les interventions gouvernementales actuelles visant à forger une stratégie de réduction des gaz à effet de serre sont regroupées en trois approches : obligations (lois et règlements), incitations économiques (taxes et subventions), et réductions volontaires (tant pour les raffineries que pour les consommateurs). Les résultats de cette troisième étude suggèrent que le processus de prise de décision législative touchant le développement des biocarburants est fortement influencé par la volonté de réduire les émissions de GES, un souci pour une des utilisations efficace des ressources naturelles et les priorités de développement économique aux niveaux local et provincial. / La présente thèse se veut une contribution empirique à la littérature dans le domaine des politiques publiques canadiennes s'intéressant aux comportements "vert" des consommateurs, à la réduction de GES et à l'environnement. Non seulement les résultats des deux premiers papiers révèlent que certaines variables dans le profil du consommateur peuvent avoir un impact sur le comportement vert des consommateurs ; ils chiffrent en détail la direction et la taille de telles influences. Pris ensemble avec le troisième article, les résultats empiriques de la recherche sont utiles aux décideurs publics chargés des activités de planification environnementale, de la formation des objectifs nationaux et provinciaux en matière du carburant de transport renouvelable, delà (re)structuration du secteur des biocarburants et des programmes d'intervention publique aux niveaux fédéral et provincial.

Le millet perlé sucré et le sorgho sucré sont deux plantes ayant une riche concentration en sucres fermentescibles dans leur tige sous forme de jus. Celui-ci peut être extrait par pressage mécanique et ensuite fermenté pour une éventuelle production de bioéthanol. Contrairement à d’autres cultures présentement utilisées pour la production de bioéthanol de première génération, le millet perlé et le sorgho sucrés peuvent être cultivés sur des sols légers moins fertiles puisqu’ils demandent peu d’apport nutritif et d’eau. Ces deux espèces sont donc attrayantes afin de diversifier les sources de production d’énergie durable. Plusieurs études sur le sorgho sucré ont été effectuées à travers le monde, mais l’utilisation du millet perlé sucré reste relativement nouvelle. Des avancées agronomiques ont été effectuées au courant des dernières années avec ces deux cultures selon les réalités régionales du Québec. Par contre, le processus de récolte, d’entreposage et de pressage du millet perlé sucré et du sorgho sucré n’a pas encore été étudié selon ces réalités. Au cours des années 2012, 2013 et 2014, des expériences de récolte, d’entreposage de la biomasse, d’extraction et d’entreposage du jus de ces deux cultures ont été réalisées au Québec pour déterminer les paramètres permettant d’améliorer ces opérations. Quatre volets ont été étudiés séparément (récolte, entreposage de la biomasse, extraction et entreposage du jus) pour ensuite analyser le tout et déterminer le scénario le plus adéquat de récolte, de pressage de la biomasse et d’entreposage du jus pour une éventuelle fermentation. Des essais d’une machinerie de récolte ont d’abord été réalisés afin de déterminer, entre autres, les vitesses d’avancement adéquates pour la récolte de ces deux cultures. Des essais d’entreposage de la biomasse sous forme de tiges entières ou hachées ont ensuite été effectués selon différents délais entre la récolte et le pressage afin d’examiner l’impact du hachage et des délais sur le volume de jus extrait de la biomasse et sa concentration en sucres. Deux presses ont aussi été fabriquées, testées et comparées afin de déterminer la presse la plus adéquate en termes de quantité et qualité (sous forme de sucres extraits) du jus. Finalement, des essais d’entreposage du jus ont été réalisés pour déterminer l’impact de divers délais et températures d’entreposage sur la concentration en sucres. Les résultats obtenus ont indiqué que la biomasse peut être récoltée à l’aide d’une fourragère conventionnelle, préférablement avant un épisode de verse de la biomasse, qui peut être fréquent sous nos climats. L’entreposage de la biomasse sous forme de tiges entières est possible sur une période de plus de 12 jours pour le sorgho sucré et de 4 jours pour le millet perlé sucré. Si la biomasse est hachée, elle devra par contre être pressée dans les premières 24 h afin d’éviter la dégradation des sucres par fermentation sous l’action d’enzymes comme l’invertase. Le jus extrait peut être conservé à température ambiante pendant 12 h sans aucune perte significative de sucres. Le pressage de la biomasse devrait être effectué sans les feuilles à l’aide d’une presse à rouleaux ou hydraulique pour le sorgho sucré et ce pour une extraction optimale du jus. Pour le millet perlé sucré, l’extraction du jus à l’aide d’une presse à rouleaux est déconseillée dû au faible diamètre des tiges. Les résultats indiquent qu’il est possible d’utiliser ces deux cultures pour une éventuelle production de bioéthanol au Québec, bien que cette production reste une source de revenu secondaire pour les producteurs, compte tenu d’une courte période de récolte et des rendements en sucres relativement faibles. / Sweet sorghum and sweet pearl millet are two plants with stems rich in fermentable sugars. The sugary juice can be extracted by mechanical pressing and fermented for bioethanol production. Unlike other crops currently used for first generation bioethanol production, sweet pearl millet and sweet sorghum can grow on light and less fertile soils since they require little water and nutrient supplies. These two species are therefore very attractive to diversify the sources of sustainable biofuels production. Several studies on sweet sorghum have already been carried out worldwide, but the use of sweet pearl millet is relatively new. Agronomic breakthroughs have been achieved these recent years with both crops in the Province of Quebec. However, the process of harvesting, storage, and extracting the juice from the biomass of sweet pearl millet and sweet sorghum has not yet been optimized under the regional realities of Quebec. Experiments have therefore been carried out in 2012, 2013, and 2014 in the Province of Quebec to optimize the harvesting, storage, and juice extraction process of both crops. Four components have been studied separately (harvesting, storage of biomass, juice extraction, and storage of the juice) and then an optimal scenario, from harvest to juice storage prior fermentation, was determined. Tests of harvesting were first performed to determine, among others, the adequate harvesting speeds for both crops. Storage trials with whole stalks and chopped biomass were also carried out to investigate the impact of various time delays on the volume of juice extracted and its sugars concentration. Two experimental presses were tested and compared to determine the most adequate one in terms of juice quantity and quality (as extracted sugars). Finally, experiments on juice storage were carried out to explore the impact of various time delays and storage temperatures on the juice’s sugar concentration. Our results indicated that the sweet sorghum and sweet pearl millet can be harvested with a conventional forage harvester, ideally before lodging, which might occur frequently under Quebec climate. Whole stalks storage is possible over a period of 12 days for sweet sorghum and 4 days for sweet pearl millet biomass. If the biomass is chopped, storage should however not be longer than 24 hours to avoid sugar losses by fermentation or by the action of enzymes such as invertase. The extracted juice can be stored for 12 h without any sugar loss if stored at ambient temperature. Juice extraction of sweet sorghum biomass should be carried out without the leaves, using a hydraulic or a roller presses, for optimal extraction of the juice. For sweet pearl millet, extraction of the juice using a roller press is not recommended due to the small diameter of the stems. The results indicate that it is possible to use these two crops for bioethanol production in Quebec, although this production would remain a secondary source of income for producers, given a short period of harvest and relatively low sugar yields.