Brevet FR2256010A1 — publié le 19750725

Du fait que les entreprises agricoles se subdivisent de plus en plus en entreprises d'élevage et de culture de céréales,et que d'autre part on utilise de plus en plus des étables qui n'ont besoin d'aucune litière, les déchets de paille non utilisables augmentent de plus en plus. Pour utiliser économiquement ces déchets, on a déjà envisagé un certain nombre de possibilités différentes, mais aucune des solutions proposées n'a donné entièrement satisfaction.La possibilité de s'en servir comme fourrage est très limitée ; l'utilisation comme engrais nécessiterait une préparation coûteuse de la paille car celle-ci, une fois répartie dans le sol, pourrit trop lentement et il risque de se produire dans le sol des couches de paille isolantes; l'utilisation pour la fabrication des produits industriels, par exemple des éléments de construction, se heurte à des difficultés techniques et se revèle le plus souvent coûteuse. Pour ces raisons, la paille est actuellement le plus souvent brûlée sur place du fait qu'il est inopportun et non économique de rassembler et de transporter des balles de paille par suite de la complication et de la durée de travail que ces opérations représentent, ainsi que par suite du grand volume des balles et de la grandeur des espaces de stockage indispensables.Le brûlage des pailles sur place provoque cependant, non seulement un risque considérable pour le milieu environnant, ainsi qu'une pollution de celui-ci par les gaz et les~résidus de combustion, mais encore cette combustion anéantit des bactéries précieuses présentes dans le sol ainsi que des êtres vivants utiles, des gibiers, etc. En outre, les fumées de tels incendies représentent une énorme nuisance pour les environs et peuvent même provoquer des accidents de la circulation par suite de manque de visibilité. Abstraction faite de ces considérations, une quantité importante de calories se trouvent perdues. UneQutilisation de la paille comme support d'énergie serait tries avantageuse par suite du pouvoir calorifique élevé de celle-ci qui est d'environ 4000 kcal, mais une telle utilisation se heurte à peu près aux mêmes difficultés que l'utilisation de la paille dans des buts industriels : les dispositifs usuels jusqu présent dans lesquels la paille se rassemble et est transportée sont trop volumineux et trop difficiles à manipuler; ils doivent, pour pouvoir être transportés et conservés sous un faible encombre ment, être empilés et la manipulation de tels ensembles exige des travaux et des appareillages compliqués et coûteux.Une utilisation calorique de balles de paille nécessiterait d'autre part des installations de combustion spéciales et coûteuses. L'invention a donc pour but de réaliser un procédé pour l'utilisation économique de la paille qui évite de mettre en oeuvre les inconvénients et difficultés exposés ci-dessus et qui puisse être réalisé avec des installations relativement simples déjà connues dans la technique. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu par le fait que la paille est tout d'abord pressée en balles, d'un poids spécifique d'au moins 500 kg/m , de préférence supérieur à 1000 kg/m , et que ces balles pressées sont soumises ensuite à une utilisation calorique (énergétique) et/ou chimique, ou microbiologique, par exemple à un échauffement ou à une extraction de cellulose , d'albumine ou d'alcool. Sous forme de balles pressées d'une densité aussi élevée, qui se manipulent comme un produit en vrac fragmentaire, la paille peut être amenée d'une manière rationnelle à n'importe quelle usine d'utilisation et de traitement, par exemple à une centrale thermique, à une fabrique de produits chimiques ou à une installation analogue. Les balles pressées peuvent être transportées avec n'importe quel appareillage usuel, récipient, véhicule, convoyeur utilisé pour les produits en vrac.Au cours de la fabrication des balles pressées, il se produit une destruction pratiquement complète de la structure en tiges de la paille et par suite de la quantité excessivement faible d'air présente dans les balles pressées, on peut considérer cellesci comme un matériau homogène, en quelque sorte comme de la paille pure,et par conséquent l'utiliser mieux que de la paille pressée en balles, à supposer que ces balles puissent être comprimées à un degré comparable. Par suite de la destruction pratiquement complète de la structure en tiges de la paille dans ces balles pressees, celles-ci peuvent, avant ou pendant leur utilisation, être réduites en morceaux et déchiquetées,par exemple émiettées, broyées ou moulues, et, dans ce cas, être utilisées ensuite comme produit en vrac granulé ou pulvérulent. La possibilité d'une utilisation calorique ou industrielle, chimique ou microbiologique de telles balles de paille homogènes, compactes, fragmentaires ou granulées, ou moulues, ne se heurte dans le cadre de l'invention W aucune limitation ; au contraire, ses possibilités d'utilisation et de récupération sont absolument multiples . L'essentiel est surtout que la densité des balles pressées soit suffisamment élevée. Quoique un poids spécifique de 500 kg/m apparaisse comme suffisant pour la plupart des variantes d'utilisation, il est avantageux cependant, pour des questions d'encombrement, d'adopter, pour les balles comprimées, un poids spécifique d'au moins 1000 kg/m .Pour une telle compression, on connait déjà dans la technique des presses qui sont uitlisées pour la préparation de balles de foin et de paille, destinées à servir de fourrage pour l'alimentation d'animaux domestiques. Pour cette utilisation, la paille toutefois est décomposée, avant d'être pressée, à l'aide d'une lessive de soude et/ou imprégnée de mélasse. Jusqu'ici, on n'a pas envisagé d'utilisation calorique ou industrielle de telles balles pressées, qui constitue précisément le but de l'invention. D'autres caractéristiques de l'invention portent sur des dispositions avantageuses pour obtenir de telles balles pressées -sous une composition ou une forme qui convienne ~ particulièrement bien à une telle utilisation calorique ou chimique et industrielle , et dont la mise en oeuvre constitue une amélioration dans lXtat actuel de la technique. On a reconnu, entre autres, qu'il est avantageuz, avant et/ou pendant l'opération de pressage, de débarrasser tout au moins partiellement la paille de l'air qu'elle contient. Au cours du pressage de la paille jusqu'aux densités minimales il faut éviter en effet de comprimer trop d'air contenu dans la paille de fait qu'une telle compression d'air diminue considérablement la rigidité des balles pressées obtenues, et que dans certains cas même les balles de paille peuvent se détruire par dilatation après leur fabrication. Ceci ne pourrait être empêché que par la mise en oeuvre de pressions très.élevées qui provoquent une compression et une compacification de la substance de la paille telles qu'elles s'opposent à la dilatation de l'air contenu dans les balles pressées. Si au contraire la paille est débarrassée de l'air qu'elle contient avant ou pendant l'opération de pressage, on peut réaliser des balles dont le poids spécifique correspond à peu près au poids spécifique de la substance pure dénuée d'air de la paille, c'est-à-dire une valeur de poids spécifique maximale et par conséquent aussi optimale. L'extraction d'air peut, dans le cadre de l'invention, être exécutée de diverses manières, que ce soit par aspiration ou par refoulement (par écrasement) de l'air contenu dans la paille. Cette aspiration ou ce refoulement de l'air peut être exécuté avant l'opération de pressage proprement dite ou encore,d'une manière avantageuse, en même temps que l'opération de pressage, c'est-à-dire être combinée j-udicieusement avec cette opération. Un autre fait d'expérience porte sur l'avantage qu'il y a à traiter la paille avant son pressage à l'aide d'au moins un liquide qui, du fait de sa faible tension superficielle, possède une bonne capacité dthumectation de la paille ou dont la conductibilité électrique réduit la charge électrique statique des particules de paille et/ou améliore l'adhérence de ces particules (séparément ou en combinaison). Pour cela, on peut utiliser des substances liquides aqueuses ou non aqueuses et aussi,par exemple,des émulsions à base de bitume ou d'huile.Pour cette raison il se révèle avantageux d'humecter la paille,åvant son pressage dans les conditions précitées, avec un liquide pour lequel l'eau seule, du fait de sa capacité d'humectation relativement mauvaise, n'a qu'un effet relativement faible en comparaison des additifs de produits mouillants véritables présentant les propriétés précitées : par exemple produits tensioactifs, détergents, électrolytes ou des combinaisons chimiques qui se dissocient dans des solutions aqueuses . L'augmentation ainsi obtenue de la capacité d'adhérence fournit un meilleur contact entre les particules de paille au cours du pressage et favorise ainsi , d'une manière extraoridinairement efficace, l'extraction d'air.Plus grande est l'adhérence des particules de paille, plustdifficilement l'air peut rester emprisonné et fixé entre ces particules au cours de la fabrication des balles presses. Pour effectuer cette extraction d'air, on peut utiliser des presses équipées d'au moins une canalisation d'aspiration d'air débouchant dans la chambre de pressage ou de presses dont les parois de la chambre de pressage sont réalisées sous forme perméable à 1'air; ces parois sont habituellement le fond le piston de pressage et/ou les parois latérales de la chambre de pressage. Il s'est révélé particulièrement avantageux de commencer à humidifier la paille aussitôt après son déchiquetage et de la presser ensuite à titre préparatoire sous une pression encore relativement faible (écrasement). A la suite d'un tel pressage préliminaire de la masse de paille, les particules de paille subissent le contact étroit désiré qui convient à leur pressage avec une teneur minimale en air dans une presse à haute pression pour obtenir les balles pressées. D'autres caractéristiques de l'invention reposent sur le fait d'expérience que de la paille absolument sèche ne peut être pressée en balles que difficilement et en mettant en jeu une énergie élevée et qu'on peut réduire considérablement l'é- nergie à la préparation de telles balles pressées lorsque la surface de glissement entre la paille et la paroi de la chambre de pressage est munie d'une couche de liquide diminuant le frottement. A propos de l'utilisation de tels liquides diminuant le frottement, selon une autre caractéristique de cette invention, il est prévu, facultativement, d'ajouter à la paille, avant le pressage ou pendant l'opération de pressage, un produit lubrifiant facilitant le glissement,à base, par exemple, de carbone, d'hydrocarbures ou de matières synthétiques, par exemple du graphite, de l'huile de goudron ou de silicones. L'addition d'un tel produit lubrifiant facilitant le glissement peut avantageusement être combinée avec l'addition d'un liquide augmentant l'adhérence, d'un produit mouillant ou de produits analogues; des produits mouillants et des produits lubrifiants (f aci- litant le glissement) peuvent donc, dans la pratique, jouer le même rôle. L'addition de tels produits lubrifiants ou facilitant le glissement diminue en même temps l'énergie nécessaire pour le pressage de la paille et par conséquent aussi la puissance d'entrainement nécessaire à l'actionnement de la presse. En particulier, on peut utiliser comme produits lubrifiants facilitant le glissement toutes les huiles minérales ou organiques et ces produits peuvent être introduits de la manière la plus simple dans la chambre de pressage d'une presse. Pour renforcer et pour améliorer la stabilité de forme des balles pressées, on peut en outre, selon une autre caractéristique de l'invention, ajouter à la paille un produit liant, comme par exemple le bitume, un adhésif à la résine synthétique, une colle ou un produit analogue, comme on l'utilise par exemple pour la fabrication des briquettes. De tels pu duits liants peuvent d'ailleurs aussi avoir en même temps une action lubri fiante facilitant le glissement. Pour améliorer la capacité de stockage des balles de paille pressées, on peut encore ajouter à la paille, avant ou pendant son pressage, un produit hydrofuge, par exemple un produit d'imprégnation à base d'hydrocarbures ou de matières synthéti ques. Des balles de paille ainsi imprégnées sont rendues impu trescibles et peuvent être stockées à l'air libre ou dans des espaces humides. De même, on peut ajouter,à la paille des bal les pressées,un produit empêchant la fermentation , par exemple un désinfectant. Lorsque les balles de paille pressées sont destinées à une utilisation chimique déterminée, il faut tenir compte, d'une manière avantageuse, des conditions chimiques par un choix d'un produit favorisant ce genre particulier d'utilisation, par exemple par addition d'un catalyseur pour la fabrication de produits chimiques à partir de balles pressées ou d'un produit inerte dans le cas de l'utilisation chimique des produits pressés qui constitue éventuellement par la suite un élément composant du produit préparé au cours de l'utilisation des balles pressées. L'addition d'un liquide peut en principe, dans le cadre de l'invention, s'effectuer de n'importe quelle manière appropriée. mais il faut veiller constamment à ce que le liquide se mélange bien avec la paille. De préférence, le liquide qu'on ajoute à la paille contient les additifs à ajouter sous forme d'emul- sions, de dispersions, de solutions ou de solutions colloidales. On peut cependant imaginer de mélanger tout d'abord ces produits à l'état sec avec la paille et de n'ajouter qu'ensuite un li quide dans lequel ces produits peuvent entrer en suspension, en dispersion ou en solution Des essais pratiques ont montré les avantages de l'adjonc tion d'un liquide ou de tels additifs, ceci d'une manière con vaincante, En négligeant les pertes à vide d'une installation de pressage de paille on a, avec un débit d'environ 140 kg/h de balles de paille pressée , en utilisant de l'eau seule comme liquide ajouté, mesuré une consommation du courant de 24 à 25 Am pères Si on ajoutait à cette eau environ 0,4 à 0,5 % en volume d'un produit mouillant, par exemple un produit tensio-actif, la consommation de courant tombait à environ 14 ampères.Si on ajoutait à cette eau environ 0,15% en volume d'un produit mouillant, et d'autre part environ 1% en volume d'huile ou de bitume, la consommation de courant tombait à 7 à 8 ampères. De même, dans le cadre de l'invention, pour les raisonsexposées initialement, il est avantageux en ce qui concerne les liquides à ajouter à la paille, de les ajouter avant le pressage, afin de faciliter ainsi le traitement de la paille et la préparation des balles de paille, sans exclure évidemment l'obtention d'une hydrofugation des balles pressées ou une amélioration de la capacité de stockage de celles-ci Csécurité contre le pourrissement ou autres sources de détérioration) par pulvérisation ou trempage ultérieurs (imprégnation) des balles de paille obtenues. Notamment, un tel traitement ultérieur de conservation des balles pressées est avantageusement effectue à ltaide de produits d'imprégnation à base d'hydrocarbures, par exemple d'huiles de goudron. La paille à presser doit, tout au moins avant la dernière opération de pressage, déterminante pour la densité finale, & re déchiquetée et ceci en particules appropriées non-obstruantes ni piquantes mais s'adaptant bien l'une à l'autre dans la balle pressée, de manière que la paille, avant le pressage, présente une densité apparent aussi élevée que possible. D'autres caractéristiques de l'invention sont fondées sur le fait d'expérience que le procédé conforme à l'invention, par suite de la pression élevée qu'il faut utiliser dans l'opération de pressage finale, en plus d'un déchiquetage préliminaire avant pressage des tiges de paille, met en oeuvre une destruction pratiquement complète de la structure de la paille. Pour mettre à profit judicieusement ce fait d'expérience, l'invention prévoit alors que les balles pressées obtenues initialement par une compression élevée de la paille sont déchiquetées, avant ou après leur utilisation, en un matériau qui,selon la grosseur des particules, peut être appelé granule ou pulvérulent. Le déchiquetage des balles pressées peut en principe être effectué en particules de n'importe quelle grosseur appropriée, selon le but d'utilisation envisagé et la récupération prévue de ces particules, par exemple par broyage des balles de paille pour une combustion sous forme de poussière, pour une suspension des particules dans un liquide réactif, etc. La paille granulée ou pulvérisée peut alors swutiliser mé- langée avec des produits qui assurent une contribution judicieuse et appropriée à leur utilisation calorique ou chimiquemicrobiologique ; dans le cas d'une utilisation calorique elle peut ainsi être mélangée à d'autres matériaux combustibles, par exemple relativement inertes, ou dans le cas d'une utilisation chimique avec des produits constituant des éléments compte sants ou catalyseurs pour le produit chimique à préparer. Dans le cas d'une utilisation microbiologique de la paille, la masse de produits mélangés à la paille granulée ou pulvérulente peut être constituée par un second élément composant ou par une substance fondamentale servant de terrain nourricier aux microorganismes nécessaire pour cette utilisation. L'importance du pressage doit être déterminée en fonction de considérations techniques et économiques; une importance de pressage optimale doit donc être déterminée en tenant compte du coût de mise en oeuvre des presses mobiles et/ou fixes ainsi que du coût des transports des balles de paille pressées. L'importance d'un pressage préliminaire (en briquettes) peut être eSEctuée à n'importe quelle fraction (par exemple la moitié) de la densité définitive. Les dispositifs (presses à paille) utilisables pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention peuvent, dans le cadre de l'état de la technique, être réalisés de n'importe quelle manière appropriée, le choix des ces dispositifs n'a pas d'importance quant au principe de l'invention , dont le but essentiel est d'obtenir une utilisation calorique ou chimique ou microbiologique de la paille qui, jusqu'à présent, n'était pas utilisée énergétiquement et/ou chimiquement ou microbiologiquement. Selon un mode de réalisation du procédé conforme à l'invention, la paille à utiliser, se trouvant encore sur le champ,est coupée, séparée du grain et rejetée-sur le champ par une moissonneuse-batteuse usuelle. Cette paille est récupérée au moyen de machines mobiles en soi connues, utilisées jusqu'ici uniquement pour la mise en briquettes du foin, lesquelles sont adaptées à cet usageS puisréduite et déchiquetée, et pressée en briquettes d'une densité apparente de 200 à 300 kg/m ; d'ailleurs au cours de ce traitement de la paille on peut obtenir l'élimination décrite ci-dessus de l'air ainsi qu'une réduction du frottement des parois du cylindre de pressage et une amélioration de 1'adhérence par humidification et/ou une diminution de la charge électrostatique des particules de paille. Ces briquettes,de densité encore relativement faible, sont alors ramenées aux presses qui permettent d'obtenir la densité finale prédéterminée. Ces presses peuvent être fixes aussi bien que transportables (tout au moins entre les différentes phases de pressage) ; dans ce dernier cas, il est recommandé de mettre en oeuvre une installation fixe tout au moins pendant l'opération de pressage. Avant le pressage définitif en balles pressées de densité de 500 à 1000 kg/m ou davantage, les briquettes sont déchiquetées , humidifiées à l'aide d'un liquide dont la composition a été indiquée ci-dessus, soumises éventuellement à une précompression (pré-écrasement) pour éliminer les inclusions d'air et, finalement, pressées jusqu'à la densité correspondant au poids spécifique définitif. Ces balles pressées pourraient, dans le cas d'une hydrofugation, être stockées à l'air libre et être amenées à n'importe quel emplacement d'utilisation, par exemple d'utilisation calorique par échauffement dans une installation de foyers. Dans le cas où aucune hydrofugation ntest prévue, il semble avantageux de stocker les balles pressées sous des toits volants Avec addition de liquide approprié, les balles pressées peuvent être amenées à une installation d'extraction de cellulose ou d'hydrolyse par enzymes ou par acides, dans laquelle la cellulose est décomposée en glucose-d qui peut être utilisé comme tel comme fourrage ou avec addition de micro-organismes appro priés, peut être converti en substances albuminoides ou en autres produits, comme par exemple l'alcool éthylique, etc. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes REVENDICATIONS 1 - Procédé de traitement de la paille en vue de son utilisation économique en tant que composé source d'étergie, ou en tant que matériau brut pour la préparation de composés chiniques par voie chimique ou inicrobiologique, caractérisé en ce que la paille est pressée pour former un matériau comSri2Q d dlel poids sp' cifique d'au moins 500 k*/mD, et de préférence supérieur à 1000 kg/m3. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paille à presser, avant et/ou pendant l'opération de pressage, est débarrassée au moins partiellement de l'air qu'elle contient. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extraction d'air est assurée par aspiration de l'air contenu dans la paille. 4 - Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'extraction d'air est assurée par compression (écrasement) de l'air contenu dans la paille, 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'aspiration ou la compression de ltair contenu dans la paille est effectuée en même temps que l'opération de pressage. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que la paille, avant son pressage, est traitée avec au moins un liquide qui, du fait de sa faible tension superfi civelle présente une bonne capacité d'humidification pour la paille ou dont la conductibilité électrique réduit la charge électrique statique des particules de paillezet/ou améliore l'adhérence des particules de paille, ces liquides étant utilisés séparément ou en combinaison. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications i à 6, caractérisé en ce que la paille ou la paroi d'une presse de traitement de celle-ci est humidifiée avant ou pendant l'opération de pressage, à l'aide d'un produit diminuant le frottement. 8 - Procédé selon l'une quelconque des- revendications l à 7, caractérisé en ce que, avant ou pendant l'opération de pressage, on ajoute à la paille un produit lubrifiant facilitant le glissement,par exemple à base de carbone, d'hydrocarbures ou de matières synthétiques, comme le graphite, des huiles minérales, des huiles organiques, de l'huile de goudron ou des silicones. 9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on ajoute à la paille, avant ou pendant son pressage, un produit mouillant tel que le bitume, un adhésif à la résine synthétique, une colle ou un produit analogue. 10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'on ajoute à la paille, avant ou pendant son pressage, un produit hydrofuge, par exemple un produit d'imprégna tion à base d'hydrocarbures ou de résines synthétiques. 11 - Procédé selon ltune quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'on ajoute à la paille, avant ou pendant son pressage, un produit inhibant la fermentation, par exemple un dé- sinfectant. 12 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'on ajoute à la paille, avant ou pendant son pressage, un produit favorisant l'utilisation chimique ou microbiologique de la paille pressée, tout au moins ne l'affectant pas, par exemple un catalyseur pour la fabrication de produits chimiques. 13 - Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 12, caractérisé en ce que l'on ajoute à la paille, avant ou pendant son pressage, un produit inerte au cours de l'utilisation chimique ou microbiologique de la paille pressée, lequel produit constitue un élément composant du produit préparé au cours de cette utilisation. 14 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 13, caractérisé en ce que le liquide ajouté à la paille avant son pressage contient les élémenbs à ajouter sous forme d'émulsions, de dispersions, de solutions ou de solutions oolloSdales. 15 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à l4, caractérisé en ce que la paille pressée, avant ou pendant son utilisation ou son traitement ultérieur, est déchiquetée et transformée en un état granulaire ou pulvérulent, de préférence dispersée dans un gaz ou dans un liquide, puis est amenée à l'utilisation ou au traitement ultérieur. 16 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que la paille est tout d'abord déchiquetée, puis, de préférence à l'aide d'une installation de pressage mobile, soumise à un pressage préliminaire et amenée à une autre instsllation de pressage, de préférence fixe, où elle est mise sous forme d'un matériau comprimé, de la densité définitive désirée.