Activation des précurseurs lignocellulosiques par pyrolyse rapide

NESRINE HAMZA, Étudiante à la maîtrise
Activation des précurseurs lignocellulosiques par pyrolyse rapide : vers
une industrialisation du procédé
Direction : Ahmed Koubaa
Codirection : Hassine Bouafif (CTRI)
Partenaire industriel :Airex-energie
Organisme subventionnaire : MEIE, CRC
Date de début de projet :
Date de fin de projet :
24/08/2015
24/08/2017
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Problématique
Le biochar, généralement utilisé en bioénergie ou en amendement de sol, est récemment utilisé pour son haut
contenu en carbone et ses propriétés spécifiques dans la fabrication des condensateurs électrochimiques, des
électrodes, des catalyseurs et aussi comme précurseur pour l’élaboration des adsorbants de remplacement aux
zéolites ou au charbon activé d’origine minérale. À l’image du charbon activé, le biochar activé est un matériau
poreux à la surface très réactive avec une capacité d’adsorption qui est définie par le volume poreux et les
groupes fonctionnels, principalement oxygénés. Cependant, les travaux de recherche sur l’activation des
précurseurs lignocellulosiques se sont limités à l’échelle de laboratoire. D’où l’intérêt d’une étude expérimentale à
une échelle pilote qui sera facilement applicable à l’échelle industrielle. D’autre part, très peu d’études tiennent
compte de la composition chimique des matériaux utilisés. En conséquent, la recherche demeure limitée à une
application superficielle, plus centrée sur les résultats que sur la compréhension des processus physicochimiques impliqués dans le déroulement de la conversion du tissus végétal au charbon activé.
L’objectif de la recherche
Les objectifs de la recherche sont les suivants :
i.
ii.
iii.
iv.
Étudier le potentiel des précurseurs lignocellulosiques dans la fabrication du biocharbon activé;
Étudier l’effet de différentes conditions opératoires d’un procédé pilote de pyrolyse sur l’architecture
poreuse du biocharbon activé;
Établir les paramètres opératoires à contrôler pour obtenir un produit activé ayant une structure poreuse
prédéfinie;
Étudier comment les caractéristiques physico-chimiques de biocharbon actif devront être prises en
compte lors de l’élaboration d’une modélisation prédictive des phénomènes d’adsorption sur des effluents
miniers contaminés.
Méthodologie
Les résidus de bois d’épinette et de bouleau sont les principaux matériaux à utiliser dans ce projet. Les résidus de
bois subiront une pyrolyse rapide dans le réacteur pilote de pyrolyse. Trois températures de traitement seront
appliquées (400, 500 et 600°C). Le biochar obtenu fera ensuite l’objet de trois méthodes d’activation : une
activation physique, une activation chimique et une activation mixte chimique et physique.
Hypothèse de travail
Les procédés d’activation du charbon sont généralement basés sur un traitement thermique dans un réacteur à lit
fixe. Aucune étude n’a utilisé le procédé de pyrolyse rapide pour faire activer le charbon. Connaissant la structure
déjà poreuse et la composition chimique des matériaux lignocellulosiques, nous pouvons stipuler que les
transferts thermiques dans ces matériaux peuvent se faire avec un gradient de vitesse élevé d’où la possibilité de
les faire activer par le procédé de pyrolyse rapide. La validation de cette hypothèse permettra de diminuer
substantiellement les coûts de production du charbon activé à base de bois.
Applications potentielles et retombées industrielles
En Abitibi-Témiscamingue, Les résidus lignocellulosiques sont largement disponibles. L’utilisation de ces
ressources comme précurseurs dans la fabrication du biocharbon activé est une approche intéressante qui
permettra de traiter une large gamme de polluants et de concentrations présents dans les effluents de l’industrie
minière. Elle permet aussi de réduire les coûts de traitement et de recycler des matériaux résiduels tout en offrant
une alternative à des procédés chimiques coûteux.