Activation des précurseurs lignocellulosiques par pyrolyse rapide

FLAVIA BRAGHIROLI, Stagiaire postdoctorale
Activation des précurseurs lignocellulosiques par pyrolyse
rapide : vers une industrialisation du procédé
Direction : Ahmed Koubaa
Codirection : Hassine Bouafif, Centre Technologique des Résidus Industriels
Partenaire industriel : Airex Énergie
Organisme subventionnaire : MEIE, CRC
Date de début de projet : 24/08/2015
Date de fin de projet : 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. Par 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 tissu végétal au charbon activé.
L’objectif de la recherche
Les objectifs de la recherche sont les suivants :
1. Étudier le potentiel des précurseurs lignocellulosiques dans la fabrication du biocharbon activé;
2. Étudier l’effet de différentes conditions opératoires d’un procédé pilote de pyrolyse sur l’architecture
poreuse du biocharbon activé;
3. Établir les paramètres opératoires à contrôler pour obtenir un produit activé ayant une structure poreuse
prédéfinie;
4. 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, de bouleau et de noix de coco (venant du Brésil) sont les principaux matériaux à
utiliser dans ce projet. Les résidus subiront une pyrolyse rapide dans le réacteur pilote de pyrolyse. L’étude
expérimentale sera menée dans un réacteur cyclonique développé par le partenaire industriel à une échelle
pilote. 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. On étudiera aussi l’influence des principaux
paramètres opératoires : taux et concentration des agents d’activation, la température d’activation et le temps de
séjour dans le réacteur.
Applications potentielles et retombées industrielles
Le potentiel de l’utilisation de ce produit activé dans la décontamination des effluents miniers sera scruté.
L’utilisation de ces matériaux lignocellulosiques 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. Enfin, ce projet consolidera
la collaboration internationale de plusieurs groupes de recherche du Québec, de la France et du Brésil et aussi
avec le partenaire industriel Airex Énergie.