ameliorer sa production de CO2.

Bonjour,

Je cherche a faire mon CO2 artisanalement et j'ai fait quelque recherches sur internet:

Pour la fermentation(en anaérobie), la formule est: C6H12O6 (glucose) → 2CO2 + 2CH3CH2OH (éthanol)

Or cette réaction produit de l'alcool, ce qui est fatale aux levures à partir de 15% d'alcool dans le mélange, c'est fâcheux.
Cette réaction permet donc selon mes calculs de produire 138,6g de CO2 et 151,8g d'éthanol pour 300g de sucre et 1L d'eau (1L étant le volume minimum d'eau possible, car sinon la concentration de 15% d'alcool est atteinte.)

Mais j'ai trouver sur wikipedia qu'en aérobie les levures dégradent le glucose selon la formule C6H12O6 (glucose) + 6O2 → 6CO2 + 6H2O , ce qui ne produit pas d'alcool, et qui permet de produire 3 fois plus de CO2 que la fermentation.

Ma question est donc: est ce que l'ajout d'un bulleur dans la bouteille a réaction permettrai de produire plus de CO2?
On pourrait ensuite utiliser le poid du CO2 pour le séparer de l'air restant, ou bien carrément tout rejeter dans les mousses du filtre, l'air s'échapperas et de CO2 devrai se dissoudre correctement.

Merci d'avance.

C'est une très bonne question mais malheureusement impossible a mettre en place.

En effet même en aérobiose les levures fermentent le glucose, c'est ce que l'on appelle l'effet "Crabtree".

C'est une fermentation qui se déroule en aérobiose et en présence d'un excès de glucose, c'est à dire qu'au dessus de 200 mg/L de glucose les levures fermentent toujours le glucose car comme il est en excès elles le gâchent pour produire rapidement de l'ATP (énergie)
Pour la petite explication, la quantité l'adénosine triphosphate (énergie) produite par la fermentation est de 2 molécules pour une molécule de glucose, mais cette réaction est très rapide.(cf les sprinter sur 100-200m)
A l'inverse celle obtenue par respiration est de 36-38 molécules par unité de glucose mais cette réaction est relativement longue.(cf les marathoniens)
Les levures préfèrent donc se la jouer sprinter puisque de toute façon elles ont du glucose a ne plus savoir quoi en faire.

Donc tu imagines, il faudrait donc que tu descendes bien en dessous de la concentration de 1 sucre (5g) dans ta bouteille, donc la quantité de CO2 produit serait minuscule, en plus le gaz produit sera dilué dans ton injection d'air et la vitesse de réaction serait minable par rapport a une réaction de fermentation...

Néanmoins il existe des solutions pour augmenter la durée de la réaction: augmenter le volume de fermenteur en restant à la même concentration de glucose.
A tester: l'ajout d'une pincée de bicarbonate en fin de production, de façon à rétablir le pH de la solution (pH optimal levures = 4-6)
Autre chose, ajouter une source d'azote aux levures comme des acides aminés, de l'ammonium ou plus simplement, préparer le fermenteur avec de l'eau de l'aquarium.
Dans ce dernier cas il faudra faire bouillir l'eau pour éliminer les bactéries et ajouter beaucoup de levure (penser que la ou la bactérie met 15 minutes pour multiplier sa population par deux la levure met 3 heures)
Dans ton calcul il faut aussi que tu prenne en compte la quantité de glucose restant dans la bouteille quand la quantité d'éthanol est assez importante pour tuer les levures... donc ce qu'il te reste en CO2 potentiellement.

Ça c'est la théorie, maintenant en pratique je pense qu'il faut éviter d'ajouter n'importe quoi car des gaz indésirables pourraient se dégager et donc mettre en péril les poissons.

Erf, C'était trop beau pour être efficace, mais merci de ta réponse instructive.

Je tenterait bien de le faire avec l'eau bouillie de l'aqua, mais quelles gaz toxique pourrait s'en dégager? les bactérie meurent a partir de quelle température? et pourquoi les levures on elles besoin d'azote?

Les levures sont elles sensibles a la lumière?

Dans mes calcul la dose létale d'alcool (150g d'alcool) est atteint a la toute fin (151,8g d'alcool), on peu donc considerer que la réaction est totale, et dégage donc 138g de CO2

Pour éviter une baisse de production sur la fin, ok pour le bicarbonate, j'ai lu que certain l'utilisaient donc je ne pense pas que cela produise un gaz indésirable en présence de glucose et d'éthanol, mais quelles réaction pourraient se produire avec l'eau de l'aquarium, qui est tous sauf pur?

et aussi, comment contrôler sont débit (j'ai un 40L et un 120L, je ne pense pas qu'ils ai besoins des mêmes quantités de CO2), j'avais penser a mettre moins de sucre pour la même quantité de gélatine, mais ma production risque de durer moins longtemps, ou alors comment faire une gélatine plus compacte, qui mette bien un mois avant de se dissoudre(la gélatine sucré est sur neuf cm de haut, la surface d'échange est aproximativement de 53 cm²)

Concernant les gaz je n'ai pas d'idée précise mais je pense particulièrement à l'ammoniac qui pourrai se dégager si le pH de la solution augmente.

Donc en particulier si on ajoute du bicarbonate de sodium, ou une source d'azote.

Mais bon ça reste a voir quand même, sachant que l'ammoniac est en presque totalité transformé en ammonium dans une eau neutre ou acide.

Dans mes calcul la dose létale d'alcool (150g d'alcool) est atteint a la toute fin (151,8g d'alcool), on peu donc considerer que la réaction est totale, et dégage donc 138g de CO2

Dans ce cas aucune raison de vouloir prolonger la réaction puisqu'il n'y a plus de substrat disponible, tu peux détailler ton calcul?

Tout les organismes vivants ont besoin d'un certain nombre d'éléments pour vivre: azote, carbone, oxygène, hydrogène, phosphore, soufre, sodium, chlore, magnésium... qui sont les macroéléments, a ceux ci s'ajoutent les micro-éléments ou oligoéléments comme le fer, le cobalt, le zinc, etc... les vitamines qui jouent le rôle de cofacteurs enzymatiques et enfin les acides aminés essentiels.

Pour simplifier tout ça disons que toute la vie est basée sur les enzymes, ce sont des protéines qui jouent le rôle de catalyseurs biochimiques.
Sans source d'azote pas de protéines, pas d'enzymes, pas de réactions possibles et donc pas de vie.

Mais bon les levures possèdent toujours un stock enzymatique ce qui fait que la réaction de fermentation du glucose est possible même sans azote.
Si ce que tu dit est vrai (réaction presque totale) alors l'ajout de source d'azote n'a pour effet que d’accélérer la réaction.
Si tu utilise de la gélatine de porc, elle contient déjà une source d'azote, d'ailleurs c'est la raison pour laquelle elle est "dissoute" au fur et a mesure du temps, en effet c'est du collagène, une protéine qui donc contiens de l'azote et qui est attaquée par les collagénases des levures.
Pour éviter ce phénomène utiliser de l'agar agar qui n'est pas attaquable par les enzymes des levures.

Le calcul:

C6H12O6=>180g/mol
C2H6O=>46g/mol
CO2=>44g/mol

C6H12O6=2C2H6O+2CO2

j'ai 300g de sucre dans de l'eau, donc de sirop de glucose
(C12H22O11 + H2O = 2C6H12O6) donc j'ai 300/180=1,66 mol de glucose

pour 1,66 mole de glucose, j'ai 1,66*2=3,32 mole de CO2 et 3,32 mole d'alcool

3,32*44=146 g de CO2 et 3,32*46=152,7g d'alcool, l'erreur viens de mes capacité limitée en calcul mentale. :##21:

les levures on elles besoin de lumiere?

ça a l'air globalement juste, à ceci près que le saccharose n'est pas du sirop de glucose mais une molécule de glucose liée a une molécule de fructose, mais je ne sais pas la manière dont ça influence le calcul.

Les levures n'ont pas besoin de lumière bien sur, comme tout champignon qui se respecte.

Les levures sont des Saccharomyces cerevisiae, il est dit sur internet qu'elles dégradent aussi le fructose: http://www.cegep-ste-foy.qc.ca/profs/gbourbonnais/pascal/fya/laboratoires/lab_fermentation.pdf, page 2

a verifier, si la réaction est totale on doit obtenir environ 80L de CO2 (3,333*24,en CNTP)on peut tester en divisant la masse de sucre par 10, don 8L de CO2

Rafale C 93 a écrit:Les levures sont des Saccharomyces cerevisiae, il est dit sur internet qu'elles dégradent aussi le fructose

Oui ça c'est sur mais est ce que c'est fermenté de la même manière surement pas.
Ta page ne s'ouvre pas chez moi.

il est y est dit que ces levures fermentent aussi le fructose et d'autre monosaccharide, ça signifie que ces monosaccharide sont transformé en CO2 et alcool, ou il y a d'autres fermentations possible qui libéreraient autre chose?

En fait si je ne me trompe pas, le fructose et d'autres sucres sont transformables par la levure en glucose, qui est ensuite utilisé pour la fermentation.
Seulement cela signifie perte d'énergie, car il faut bien en utiliser pour rendre ces réactions possibles.

Tout dépend du type de bactérie et du type de la transformation utilisé par elles.
En règle générale, une cellule s'adapte au nutriment qu'elle possède. Elle peut utiliser tel ou tel voix pour survivre à des coups plus ou moins différent. Il existe même des réactions qui ne consomme presque pas d'énergie. Un peu comme le corps humain (cycle de krebs)

Salut !
Sujet intéressant.

Moi, j'utilise de l'agar-agar, ce qui rend ma solution de glucose beaucoup plus "dur". Par contre, tu m'as appris quelque chose. Je ne savais pas que cela dégageait de l’éthanol, qui était nefaste pour les levures.
Vu la taille de mon récipient, j'ai un melange de 150g de sucre + 100ml d'eau pour créer la solution de glucose, mais je ne peux pas rajouter beaucoup d'eau avec la levure.

Au bout de plus d'un mois, il restait un bon paquet de solution de glucose, mais peu de bulle. j'ai donc rajouté un peu de levure, mais ce petit coup de boost n'aura duré que quelques jours. Je pense donc, d'après ce que tu dis, que c'est la concentration d'ethanol qui as tué la levure.

En conclusion, il me semble plus judicieux d'utiliser une solution de glucose à base d'agar agar, mais en mettant une bonne dose d'eau mélangé à la levure pour que cela dure plus longtemps (ou changer l'eau / levure au bout d'un mois).

formol a écrit:
En conclusion, il me semble plus judicieux d'utiliser une solution de glucose à base d'agar agar, mais en mettant une bonne dose d'eau mélangé à la levure pour que cela dure plus longtemps (ou changer l'eau / levure au bout d'un mois).

Tu as tout compris pour l'éthanol ! Cependant, pour l'agar-agar je suis septique: il coute plus chère au KG que la gélatine alimentaire, et elle est plus dure comme tu dis. Moi déjà avec la gélatine je divise la dose par deux comme dis plus haut et j'arrive a 50/60 bulles par minutes pendant 3 semaines, et j'ai pas besoin de changer l'eau pour l'éthanol ni d'ajouter du bicarbonate pour tamponer l'acidité de l'éthanol.. Je pense que ça reviens moi chère de faire ainsi.

-cloclo- a écrit:En fait si je ne me trompe pas, le fructose et d'autres sucres sont transformables par la levure en glucose, qui est ensuite utilisé pour la fermentation.
Seulement cela signifie perte d'énergie, car il faut bien en utiliser pour rendre ces réactions possibles.

Il faudrait ce pencher un peu plus sur les différents cycle de catabolisme de ces levures pour répondre à la question. Chaque être vivant a son propre système de catabolisme des sucres et son propre système d'adaptation en fonction de la concentration.
Pour comparer et pour donner exemple, dans le cycle de krebs de l'homme, certain sucre comme le glucose et galactose peuvent être transformé en lactate et pyruvate en fonction de beaucoup de chose. Et ces différentes voix n'ont pas le même rendement !
Je serais étonné que la levure transforme 100% du sucre en CO2 + alcool car il faut de l'énergie pour faire ses réactions, il y a donc forcément une perte d'énergie donc de glucose/fructose/etc..

EDIT: on peut voir que sur wikipédia, il y a déjà deux type de cycle:
- un cycle aérobie (en présence de beaucoup d'oxygène) qui a un rendement élevé (6 CO2 pour 1 glucose !!!)et qui ne produit pas d'alcool
- un cycle anaérobie qui a un rendement moins élevé (2 CO2 pour 1 glucose) et qui produit de l'alcool...

EDIT2: Un peu comme le corps humain.. En cas d'anaérobie cellulaire, l'énergie se produit avec la formation d'acide lactique (ce qui donne des crampes musculaires quand on pousse trop loin ses capacités sportives). Idem que la levure, mais elle c'est l'éthanol ! :##27:

blepharocyte a écrit:

formol a écrit:
En conclusion, il me semble plus judicieux d'utiliser une solution de glucose à base d'agar agar, mais en mettant une bonne dose d'eau mélangé à la levure pour que cela dure plus longtemps (ou changer l'eau / levure au bout d'un mois).

Tu as tout compris pour l'éthanol ! Cependant, pour l'agar-agar je suis septique: il coute plus chère au KG que la gélatine alimentaire, et elle est plus dure comme tu dis. Moi déjà avec la gélatine je divise la dose par deux comme dis plus haut et j'arrive a 50/60 bulles par minutes pendant 3 semaines, et j'ai pas besoin de changer l'eau pour l'éthanol ni d'ajouter du bicarbonate pour tamponer l'acidité de l'éthanol.. Je pense que ça reviens moi chère de faire ainsi.

Pour le prix, j'avais du payé ma boite de 250g, il y a 3 ans, dans les 10€ sur internet. Sachant qu'il faut une demi cuillère pour faire durcir un litre d'eau, tu as de quoi voir venir ^^
(Hier j'en ai fait, j'ai mis une bonne dose ! a voir ce que ca donne dans le temps).
Après, si tu veux un melange plus gelatineux, tout est une question de dosage.

EDIT: on peut voir que sur wikipédia, il y a déjà deux type de cycle:
- un cycle aérobie (en présence de beaucoup d'oxygène) qui a un rendement élevé (6 CO2 pour 1 glucose !!!)et qui ne produit pas d'alcool
- un cycle anaérobie qui a un rendement moins élevé (2 CO2 pour 1 glucose) et qui produit de l'alcool...

EDIT2: Un peu comme le corps humain.. En cas d'anaérobie cellulaire, l'énergie se produit avec la formation d'acide lactique (ce qui donne des crampes musculaires quand on pousse trop loin ses capacités sportives). Idem que la levure, mais elle c'est l'éthanol !

En fait c'est ce que je décrit depuis le début, le cycle de kreb etc... tout ça c'est des choses qui existent chez la levure.
Fermentation: moins rentable mais plus rapide.
Respiration (ce que tu appelle "cycle aérobie") --> plus rentable mais moins rapide, et surtout impossible à mettre en oeuvre avec notre matos, surtout que pour bénéficier de son avantage il faut se placer en dessous de 200mg de glucose par litre d'eau (effet crabtree oblige)
Le glucose passe par la glycolyse, le cycle de krebs et la chaîne respiratoire pour produire du CO2 de l'eau et de l'énergie.

Les voies métaboliques c'est quelque chose de très très complexe, et a mon avis les détailler n'est pas tellement utile dans notre cas.

Je serais étonné que la levure transforme 100% du sucre en CO2 + alcool car il faut de l'énergie pour faire ses réactions, il y a donc forcément une perte d'énergie donc de glucose/fructose/etc..

Non il ne faut pas d'énergie pour faire ça, ça en dégage, sinon ça serait un non sens biologique, par définition le catabolisme libère de l'énergie.
Ce qui limite la levure c'est le manque de source d'azote (nécessaire à la fabrication des enzymes), le taux d'alcool important qui les tue, et le contact levure substrat (agitation bénéfique)
Si les trois paramètres ne sont pas limitant, à la fin de la réaction le taux de sucre dans la bouteille est quasi nul.
Il suffit de goûter le mélange en fin de production pour voir que c'est pas la peine de vous prendre la tête comme des apprentis chimistes pour récupérer les deux bulles de CO2 qu'il reste.

Sinon au niveau de l'intérêt de l'agar agar et plus largement des gélifiants:

-ils limitent la diffusion de sucre qui doit passer des mailles du gélifiant à l'eau, si le gélifiant n'est pas dégradé la diffusion du sucre est constante et donc la production de co2 aussi.

intérêt de l'agar agar:

-mailles plus petites, donc diffusion moins rapide
-produit d'origine marine donc indégradable par les organismes qui ne vivent pas dans l'eau de mer, contrairement à la gélatine qui en présence de collagénases est lysée et donc perd totalement son rôle.
-avec une petite quantité on gélifie un grand volume
-noter que plus la quantité de gélifiant utilisé est grande moins le sucre diffusera rapidement(mailles plus petites) plus la diffusion de CO2 et lente et donc plus la production de CO2 dure dans le temps

-cloclo- a écrit:
Non il ne faut pas d'énergie pour faire ça, ça en dégage, sinon ça serait un non sens biologique, par définition le catabolisme libère de l'énergie.

Absolument pas d'accord... Une réaction active (et non passive) comme le cas ici présent demande toujours de l'énergie.. Meme les cellules musculaires humaine utilise de l'énergie pour en produire.. C'est pas un non sens, c'est juste que la quantité d'énergie utilisé pour créer de l'énergie est plus faible.. Donc le rendement est quand même positif.

Pour le reste je suis d'accord :##27:

Si les levures ne peuvent pas dégrader l'agar-agar, comment on elles accès au sucre qui est au fond de la bouteille, et donc pas en contacte avec les levures (a moins que l'agar-agar ne se disolve dans l'eau)?

blepharocyte a écrit:la quantité d'énergie utilisé pour créer de l'énergie est plus faible.. Donc le rendement est quand même positif.

Ah dans ce cas oui, mais on est d'accord les réactions de catabolisme dégagent toujours de l'énergie, de toute façon dans toute réaction, même simplement chimique il y a toujours une perte d'énergie sous forme de chaleur.

Si les levures ne peuvent pas dégrader l'agar-agar, comment on elles accès au sucre qui est au fond de la bouteille, et donc pas en contacte avec les levures (a moins que l'agar-agar ne se disolve dans l'eau)?

C'est le principe de la diffusion et de l'osmose, toute substance a naturellement tendance a diffuser du milieu le plus concentré en cette substance vers le milieu le moins concentré (quand tu met un sachet de thé dans une tasse, il traverse le sachet et se réparti dans toute la tasse, la c'est pareil)

Très bon exemple la tasse de thé ! Ca illustre bien la chose.
En effet, ça s'appelle une diffusion simple passive. le sucre passe quand meme dans l'agar agar (entre les mailles) pour se diffuser et équilibrer les concentrations entre la partie gélifié et la partie liquide pure.

Quand tu met du sel dans de l'eau, l'eau deviens salé partout, pas seulement la ou tu l'a introduit.. simple car tout s'équilibre.

dsl de vous couper pendant votre elant mais si vous voulait produir plus de co2 sufi re renplacer le sucre par de la pectine ou du sirop de glucose se qui sachette chet dgf ^^ :##06:

henin a écrit:dsl de vous couper pendant votre elant mais si vous voulait produir plus de co2 sufi re renplacer le sucre par de la pectine ou du sirop de glucose se qui sachette chet dgf ^^ :##06:

Explique toi je suis très curieux :##17:

Il me semble que la pectine et le sirop de glucose ne sont ni plus ni moins que des polysaccharides que les levures devront cataboliser avant d'utiliser, je vois pas comment cela pourra produire plus de CO2..

blepharocyte a écrit:Il me semble que la pectine et le sirop de glucose ne sont ni plus ni moins que des polysaccharides que les levures devront cataboliser avant d'utiliser, je vois pas comment cela pourra produire plus de CO2..

Oui ça c'est sur :##15: en revanche le sirop de glucose n'est pas un polysaccharide mais le produit de l'hydrolyse du saccharose, il est donc composé de monosaccharides.

Ca reste une solution concentré en sucre monomère.. je ne vois pas ce que ça change au rendement de CO2 produit..