Brevet FR2226373A1 — publié le 19741115

La presente invention se rapporte à la fabrication d'agrégats ou autres matériaux légers, expansés ou non, utilisables en particulier dans la construction de bâtiments ou les travaux publics. On connaît un procédé de fabrication de briques à partir de chaux et des cendres obtenues par calcination de la balle de riz. Ce procédé présente évidemment un intérêt économique considérable, avec cependant l'inconvénient d'exiger le transport de la chaux sur les lieux de production du riz. La présente invention propose une utilisation plus avantageuse de la balle de riz, ou autres dechets de céréales. Il s'agit d'un procédé dans lequel le déchet de céréale constitue la seule matière premiere pondéreuse. Ce procédé consiste essentiellement à traiter le déchet organique par un acide fort, à une température de l'ordre de 1500 à 1800, en vue d'en extraire du furfural, à hydrogéner ce furfural pour donner de l'alcool furfurylique, à traiter cet alcool par un acide pour obtenir une résine furanique, à calciner le déchet organique ayant subi ledit traitement par un acide fort, pour obtenir deS cendres et à mélanger ces cendres à la résine furanique. Suivant un mode d'exécution du procedé, le degré de calcination du déchet organique est réglé de manière à obtenir la quantité de cendre appropriée qui, par mélange avec la résine, donnera un agregat ayant les propriétés désirées. On évite ainsi de fabriquer, soit de la cendre, soit de la résine en excès, ce qui permet une utilisation complète du -dechet de céréale sur place pour la construction. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ciaprès. Au dessin annexé La figure 1 illustre le procédé de fabrication d'un agrégat lé- ger à partir de balle de riz ; la figure 2 illustre le procédé de fabrication d'un agrégat lé- ger à partir de paille de blé et la figure 3 illustre le procédé de fabrication d'un matériau expansé pour cloisons, à partir de paille de blé. Ces trois exemples ne sont pas limitatifs. EXEMPLE 1 On introduit (flèche 1) 140m3 de balle de riz, de densité égale à 0,1, dans une colonne de distillation 2 dans laquelle la balle est constamment traversée par de la vapeur d'eau acidulée à 5% à une température comprise entre 150 et 1800C. L'acide utilisé est de préférence de l'acide sulfurique ou de l'acide phosphorique. La balle contient 22% en poids de pentosanes. Par distillation en milieu acide, on peut obtenir, suivant une réaction connue en soi, 140Kg de furfural par tonne de balle. Plus précisemment, la vapeur d'eau se condense au sommet de la colonne, ce qui donne en 3 des eaux furfurolées contenant environ 5% d'aldéhyde. Ces eaux furfurolées sont distillées et rectifiées en 4 pour donner du furfural pur. On obtient environ 2 m3 de furfural, de densité 1,16, à partir de 140cm3 de balle de riz. La quantité de vapeur nécessaire est de 3,2 tonnes pour 1 tonne de balle. A titre de variante, la réaction susvisée peut s'effectuer en autoclave ; elle n'exige alors que 400Kg de vapeur par tonne de balle. Par hydrogènation du furfural en 5, on obtient, de façon connue en soi, de l'alcool furfurylique. On traite ensuite cet alcool par un acide pour obtenir de la résine furanique. Pour 25Kg d'alcool furfurylique, on utilise 2,5Kg d'eau et 35cm3 d'acide phosphorique, à 85% dilué dans un égal'volume d'eau. Ce mélange est introduit en 6 dans une cuve de fer à double enveloppe munie d'un agitateur et contenant un réfrigérant. On chauffe à léger reflux pour atteindre la viscosité désirée et on neutralise ensuite par de la soude jusqu'à obtenir un PH de 5. On refroidit, on décante et on séche la résine obtenue en éliminant l'eau par distillation sous vide poussé. On obtient ainsi 120Kg de résine par tonne de balle ce qui, dans l'exemple considéré, donne environ 1,6m3 de résine de densité 1,05. La balle de riz est par ailleurs extraite en 7 de la colonne de distillation et transportée par un tapis roulant incliné 8 sur lequel elle est brûlée. La combustion est amorcée au chalumeau au bas du tapis et remonte le long de ce dernier. En faisant varier l'inclinaison du tapis, il est possible d'obtenir une calcination plus ou moins complète, ce qui permet d'obtenir en g une cendre comprise dans une gamme allant de la cendre noire (qui contient encore des éléments organiques) à la cendre blanche entièrement composée de silice, les éléments organiques ayant été complètement calcinés). La réduction du poids de la balle par calcination est ainsi comprise entre 50 et 75%.Le règlage de la combustion permet finalement d'obtenir la quantité de cendre appropriée qui, par mélange avec la résine, donnera un agrégat ayant les propriétés désirées. A titre d'exemple, on règle la combustion pour obtenir 11,5-m3 de cendre de densité égale à 0,25. Cette cendre est mélangée, dans un malaxeur 10, à la résine produite en 6, à de l'eau introduite en 11, et, éventuellement, à un acide organique 12 jouant le rôle de catalyseur, utile lorsque la balle n'est pas suffisamment acide pour favoriser la polymérisation de la résine. A titre d'exemple, les proportions en poids sont les suivantes : cendre : 45% ; résine : 36% ; eau : 15%; catalyseur : 4%. Ce mélange apparament sec donne, après malaxage, une pâte suffisamment malléable pour être granulée. Le granulateur 13 fournit les agrégats. Ceux-ci sont étuvés en 14 pendant 3 heures à 3000C dans un four rotatif. Ce dernier récupère les calories dégagées par la calcination de la balle. L'étuvage achève le polyme- risme de la résine. On récupère en 15 environ 10m3 d'agrégats de densité 0,5. Ces agrégats ont une excellente tenue au feu (s'ils sont réalisés à partir de cendre blanche), au froid et à l'eau, et une résistance à l'écrasement qui peut atteindre 600Kg/cm2 (mesurée sur un agrégat ayant deux surfaces d'appui).La silice y joue le rôle d'élément dur lié par la résine furanique. EXEMPLE 2 o On introduit (flèche 16, figure 2) 10m3 de paille de blé, de densité 0,1, dans un autoclave 17, qui reçoit par ailleurs en 16a, 300Kg d'eau contenant 5% d'acide sulfurique. Le traitement s-'effectue à 1500C. La vapeur d'eau surchauffée issue de l'autoclave est condensée en 18. L'eau furfurolée ainsi obtenue contient du furfural, à raison de 179Kg par tonne de paille. On procède en 19 à une rectification rapide, suivie en 20d'une distillation sous pression réduite. Le furfural obtenu est hydrogéné en 21 pour donner de l'alcool furfurylique. Celui-ci est ensuite introduit dans une cuve de fer à double enveloppe 22, munie d'un agitateur et contenant un réfrigérant On introduit égale- ment, dans cette cuve, 18Kg d'eau (en 23) et 200cm3 d'acide phosphorique à 85% dilue dans un égal volume d'eau (en 24). On chauffe å léger reflux (dispositif 25) pour obtenir la viscosité désirée. On neutralise ensuite par de la soude (en 26) pour obtenir un PH égal à 5, puis on refroidit (en 27), on décante (en 28) et on sé- che la résine obtenue (distillation sous vide pousse en 29). On obtient ainsi 149Kg de resine furanique de densité 0,7, dont 93Kg peuvent être récupérés en 30 pour d'autres usages, et dont 56Kg sont introduits dans un mélangeur 31. La paille est par ailleurs extraite en 32 de l'autoclave et brûlee sur un tapis roulant 33. La cendre obtenue en 34, soit par exemple 56Kg, est introduite dans le mélangeur 31, qui reçoit par ailleurs (en 34) au plus 20Kg d'un acide organique jouant le rôle de catalyseur. La påte obtenue par malaxage est granulée en 35 et étuvée en 36 pour donner 130Kg (soit 0,2m3) d'un agrégat. Les calories provenant du brûlage peuvent être récupérées (en 37) pour chauffer l'é- tuve 36, le dispositif 25 et l'autoclave 17. EXEMPLE 3 On procède comme à l'exemple 2 pour obtenir, à partir d'une tonne de paille de blé, 149Kg de résine furanique et 56Kg de cendre. La figure 3 illustre ce procédé, en utilisant les mêmes numéros de référence qu'à la figure 2, pour désigner les mêmes organes ou les mêmes operations. Le mélangeur 31 reçoit, comme précédemment, le catalyseur en 31 (au plus 56Kg d'acide organique) et la cendre en 34a, mais non la resine furanique. Celle-ci est introduite, en même temps que le mélange provenant de 31, dans un moule en tôle fermé 37 qui ne laisse passer que les gaz et contient par exemple 260Kg de mélange. La réaction catalyseur-résine est exothermique provoque une expansion importante. Le produit est ensuite polymérisé en 38, avec chauffage éventuel en 39 : une expansion supplementaire est obtenue et l'on ré cupère 156Kg de materiau expansé, soit 0,45m3. Il s'agit d'un ma tériau très léger présentant d'excellentes caractéristiques d'iso- lation phonique, et pouvant servir d'élément de remplissage. Il va de soi que les proportions et autres indications numé riques- donnees dans les exemples ne sont pas limitatives. Il convient cependant, pour réaliser un agrégat d'utiliser une propor-tion de résine plus faible que pour un matériau expansé, afin d'éviter précisemment une expansion trop importante. Par ailleurs, l'on pourrait traiter de la même façon d'autres déchets organiques contenant de la silice, tels que des rafles de maXs, ou des déchets de cellulose provenant des usines à papier. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'un matériau de construction à partir d'un déchet organique contenant de la silice et du pentosane, caractérisé par le traitement du déchet organique par un acide en fort ; à température suffisante pour/former du furfural à partir du pentosane, par l'hydrogénation de ce furfural pour donner de l'alcool furfurylique, par le traitement de cet alcool par un acide pour donner une résine furanique, par la calcination du déchet organique ayant subi ledit traitement par un acide fort, pour obtenir des cendres, et par le melange des cendres et de la résine furanique. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le degré de calcination du déchet organique est réglé de manière à obtenir la quantité de cendre appropriée qui, par mélange avec la résine, donnera un agrégat ayant les propriétés désirées. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par l'addition d'un acide organique servant de catalyseur à la réaction de l'alcool furfurylique et de l'acide, par le malaxage du mélange de cendres et de résine furanique en présence-d'un acide organique jouant le roule. de catalyseur de polymerisation de la résine, et par la granulation du mélange ainsi malaxé ; suivie d'un étuvage. 4 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le mélange, dans un moule fermé, de la résine furanique et de la cendre préalablement mélangée à un acide organique, en vue d'obtenir un matériau expansé.