Valorisation thermochimique de la biomasse

Valorisation
thermochimique de la
biomasse
Stefanie Kohler, Jacques Lédé
Laboratoire des Sciences du Génie Chimique
1
RP2E, 13 janvier 2005
Les énergies renouvelables- intérêt?
2001: consommation d’énergie dans le monde:
11,54 1013 kWh
énergies de stockage: pétrole, charbon, gaz naturel
90%
plusieurs milliers d’années
10%
énergies renouvelables
échelle humaine
2
1
Les différentes formes
d’énergies renouvelables
photosynthèse
éolienne
panneaux solaires
hydraulique
biomasse
3
Biomasse- qu’est-ce que c’est?
βιοσ
Bois
la vie
Biomasse
aquatique
Produits ou
résidus de
l’agriculture
Déchets
organiques
cendres minérales (≈1%)
hémicellulose (15 - 30%)
lignine (20 - 40%)
cellulose (40 - 60%)
4
2
Valorisation de la biomasse
Digestion anaérobie
voie humide
biogaz
Estérification d’huiles
végétales
biodiesel
Hydrolyse enzymatique +
fermentation
éthanol, ETBE
Combustion
procédés
thermiques
Gazéification
voie sèche
Pyrolyse
5
La voie sèche
agent oxydant
O2, air
milieu inerte
O2, air, H2O
Ar, N2
combustion
gazéification
pyrolyse
gaz
incombustibles
(CO2)
gaz
(CO, H2,CO2)
charbon,
liquides, gaz,
chaleur, électricité
produits valorisables (chimie – énergie)
6
3
Pyrolyse
gaz
liquides
charbon
produits
température T
flux de chaleur ϕ
temps de séjour τ
conditions
opératoires
taille des particules dP
rapide
lente
(ou carbonisation)
bio-oils
charbon
H2
CO
CH4
HC
7
La chaîne complète
production
biomasse
conditionnement
transport
stockage
alimentation réacteur
catalyseur
conditions
opératoires
réacteur
effluents
sous-produits
produits recherchés
conditionnement
8
4
Les verrous
composition
réactivités
sécher, broyer,
compacter,...
adaptation à la biomasse
coût de transport
usines locales/
centralisées
granulométrie
(lit fixe, fluidisé, transporté;
cyclone)
sélectivité en H2
ajustement du
ratio H2/CO
modélisation
lois d’extrapolation
épuration
conditionnement
séparation H2/ CO
9
Le montage expérimental
F1
F
F2
10
5
Le réacteur
zéolithes
filtre
sac d’échantillonnage
100ms à quelques secondes:
500°C
réacteur en quartz
11
Argon
But de mes études
recherche fondamentale
exploitation cinétique
cellulose
lignine
mélanges
r = kiCin
hémicellulose
« vraie » biomasse
comparaison
lois générales
12
6
Conclusion
mieux comprendre la décomposition de la biomasse
adapter les réacteurs
augmenter le rendement
mieux utiliser les énergies renouvelables
peu de rejets atmosphériques
ressource inépuisable, mais dispersée
stockage
production
13
7