Brevet FR2795419A1 — publié le 20001229

DEMANDE DE BREVET DE CARBURANT D'ORIGINE VEGETAL Il est connu de tous les chimistes que le cartonne pur du genre diamant est absolument non réactif il est connu que dès qu'il est lié a quelqu'atome différent que ce soit, il est susceptible de changer cette liaison avec toute autre. C'est ainsi que la lumière et la chaleur permettent à la fonction chlorophiliènne de permettre à l'atome d'oxygène contenu dans le C02 contenu dans l'air d'être remplacé par des molécules d' H20 et de former des sucres genre glucose tels que C6H 12 06 plus tard une molécule d' H20 est éliminée et la cellulose C6 H 10 05 se forme non polymérisée puis plus ou moins polymerisée ce qui est la base de toute végétation puis de toute vie animale. Il est a peine audacieux de dire que les pétroles sont des composés cartonnés liquides les lignines et les charbons des composés cartonnés plus solides. Ces composés se sont accumulés au cours des millénaires en absorbant des quantités énormes du C02 contenus dans l'atmosphère terrestre. Quand nos ancêtres ont commencé a remplacer le bois renouvelable par des charbons, du pétrole et autres carbones fossiles, ils ont rendu à l'atmosphère une partie non négligeable du gaz carbonique absorbé par la végétation luxuriante de l'air tertiaire et cela d'autant plus que le gaz carbonique produit ce qu'on appelle un effet de serre, augmente la température de la planète bleue et provoque la fonte d'environ 26 centimètres chaque année des 2.000 mètres de hauteur de glace recouvrant les 13 millions de kilomètres carrés du continent Antartique . Ce qui augmente actuellement le niveau des océans d'environ 1 centimètre par an menaçant Venise autres villes du litoral et bientot la Hollande et ainsi de suite. Une exellente parade à ce très grave danger est née du soucis de nos ancêtres de trouver des substitua au pétrole. C'est ainsi que dès 1937 le procédé Valette permettait aux usines chimiques de Mazingarbes dans le Pas de Calais de broyer finement du charbon gras et de l'hydrogéner sous une pression très forte (400 bars) et à une température dont je ne me souviens pas. C'est ainsi que le procédé Fischer hydrogénant du gaz a permis aux nazis d'alimenter leurs armées pendant sept ans. Mais ces deux procédés utilisaient du carbone fossile et provoquaient l'effet de serre nuisible. Conformément à la présente invention nous nous proposons d'hydrogéner des sources de carbones renouvelables comme les bois, les pailles, les autres végétaux renouvelables de les broyer finement de les transporter dans des enceintes métalliques avantageusement vitrifiées ( pour éviter que l'hydrogène sous pression rende les végétaux fragiles ) de les occlure dans ces enceintes , d'introduire de l'hydrogène à une pression et à une température suffisante pour que celui- ci liquéfie ces végétaux fins. Ceci conformément aux propriétés produira certainement sous une pression et à une température comprise entre la pression nécessaire à Magingarbe et la pression et température nécessaires au procédé Fischer. Conformément a la présente invention la synthèse de carburants liquides par hydrogénésation des végétaux sera d'autant plus aisée que ces végétaux seront en éléments plus petits. Avant d'utilises tout autres produits et, conformément à la présente invention, on utilisera comme déchets végétaux les 40 % de lignine contenus dans les bois dont on aura extrait les 60 % de fibres papetieres ce qui sur le seul territoire métropolitain Français représentait en 1992 au moins 8.000 tonnes par jour ou 2.640.000 tonnes par an . Pour simplifier et à titre indicatif seulement nous supposons que la synthèse du carburant liquide est effeçtuée sous la formule suivante C 6 HI O O 5 + 3 H2 = C 6 H 6 + 5 H2 0 ou en masse 162 + 6 78 + 90 , avec 162 kgs de nos fibres broyés et 6 kgs d'hydrogène on obtient 78 kgs de benzène ce qui permet d'espérer produire 1.27 1, 111 tonnes de carburant avec les 2.640. 000 tonnes de bois non fibreux. Or, il est connu par le brevet francais N 92 144 99 qu'il est certainement possible de renplacer 15 % de fibre de bois dans le papier par 15 % de fibre provenant de paille broyée après fermentation méthanique . Il est connu que, à la différence du bois, la paille ne contient que 40 % de fibres et 60 % de non fibres, on pourrait donc produire 0,480 tonne de carburant liquide par tonne de paille, mais conformément à une autre invention, une tonne de paille serait broyée, débarassée de la silice, ensemencée en microbes de fertilité , enrichie en azote , fermenterait en produisant environ 88 kilos de microbes de fertilité nécessaires à l'agriculture , insolubles et protégeant la nappe phréatique, 200 20 mètres cube de biogaz à 7,5 kwh par mètre cube et il resterait environ 682 kgs de résidus. Ces résidus seraient hydrogénés sous pression inférieure à 400 bars et produiraient environ 328 kgs de carburant liquide au lieu de 480 kgs. Selon une autre variante, la tonne de paille serait broyée, débarassée de la silice , ensemencée en microbes fermenterait en produisant 1500 kwh de biogaz, serait débarassée de 400 kgs de fibres papetière il resterait environ 282 kgs de résidus persceptible de s' hydrogéner en produisant environ 135 kilos de carburant liquide. Dans tous les cas, le carburant liquide rendant l'atmosphère en brûlant le gaz carbonique fixé par les plantes pendant leur croissance , la teneur en gaz carbonique de l'atmosphère serait constante et les glaces polaires fonderaient un peu moins vite. Pour réaliser l'une ou l'autre de ces opérations on broyera le bois ou le paille on introduira les résidus de chacune des opérations précédentes dans une vis transporteuses à pas interrompu pour éviter les fuites d'hydrogène en dehors de l'enceinte de synthèse, on comprimera l'hydrogène a une pression définie par des essais et sous une température produite par la compression en présence éventuelle d'un catalyseur dans une enceinte vitrifiée pour éliminer tous risque de fissuation des métaux et on sortira le 35 liquide obtenu par un ou plusieurs orifices variables en fontion du débit de production. A titre d'exemple seulement et sans limiter en aucune façon les revendications de la présente invention je décris dans ce qui suit un des appareillages dans lequel pourrait se réaliser la synthèse des produits liquides combustibles définis plus haut. Sur la figure I on remarque en 1 : un petit tas de produits végétaux ou de résidus décrits à la page ligne en 2 une chargeuse classique cette chargeuse déverse les produits dans une trémie 3 alimentant une vis transporteuse 4. Cette vis (à pas interrompue pour diminuer les fuites d'hydrogène dans l'atmosphère.) ne peut pas le supprimer on aura donc prévu au dessus de la trenue de réception des matières une petite veilleuse destinée à brider toute fuite éventuelle d'hydrogène. La vis transporteuse se termine par une partie vitrifiée pour que l'hydrogène sous pression ne puisse pas attaquer le métal de même le cylindre dans lequel tourne la vis serait revêtu intérieurement de verre pour les mêmes raisons . La vis introduit les produits broyés dans une enceinte également vitrifiée 5 éventuellement chauffée par l'extérieure . L'enceinte vitrifiée intérieurement est installée dans une enceinte chauffée a une température élevée à définir par des essais et en traversant cette enceinte les végétaux se chauffent progressivement à une température de l'ordre de 800 C celle à laquelle la compression mécanique a élevé l'hydrogène. L'hydrogène et les celluloses plus ou moins gazéifiée par la chaleur se combinent avec un léger dégagement en donnant un mélange par molécule d'environ 162 grammes composé de 78 grammes de carburant et de 90 grammes d'eau sous forme de vapeur _ Des essais de laboratoire permettront de déterminer pour chaque type de déchets végétaux la température optimale à atteindre et la composition chimique la plus intéressante des liquides pétroliers à obtenir . Quoi qu'il en soit le tube vitrifié dans lequel se trouvent les déchets végétaux broyés sera placé concentriquement dans un tube de diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur du tube vitrifié de façon que la chaleur de condensation des 90 grammes de vapeur d'eau et des 78 grammes de carburant procure au mélange sortant dans la partie vitrifiée la température favorable a la synthèse du carburant . La encore de nombreux essais systématiques permettront de déterminer les conditions optimales de la synthèse . En première analyse il semble que l'hydrogène pourra être comprimé à un peu plus de 100 bars moyennant une consommation 4.727 kw à 0,22 par tonne d'hydrogène c'est à dire à environ 80 francs par tonne de carburant . Pour permettre une appréciation du prix de revient probable du carburant ainsi conçu , il est utile de savoir que la combinaison avec l'oxygène dégage 23.000 kwh par tonne c'est à dire 23 kwh par kilogramme . Par conséquent , en tenant compte de pertes minimes la décomposition de l'eau par électrolyse coûtera moins de 30 kwh à 0,07 c'est à dire moins de 2 francs par kilogramme pendant les mois de Juillet et Août et on stockera cet hydrogène si bien que sans tenir compte de la valeur de l'oxygène produit on atteindrait une dépense inférieure à 154 francs par tonne de carburant . ou à 77 francs par tonne de carburant . On peut admettre que la production et la compression de l'hydrogène coûteront environ moins de 150 francs par tonne de carburant , les kwh thermiques nécessaire à la réaction seront fournis par la la chaleur récupérée par le refroidissement des carburants produits et par l'élévation de température de l'hydrogène comprimé. A titre d'exemple seulement et sans limiter en quoi que ce soit l'étendue de la date inventive , nous décrivons sur la figure I un des appareillages capable de produire les combustibles et carburant recherchés et nous expliquons son fonctionnement . Sur la figure II , on remarque : en 1 une enceinte de révolution avantageusement vitrifiée pour protéger l'acier de l'hydrogène qui le fragilise et capable de résister à une pression intérieur de 150 bars . En 2 un axe également vitrifié En 3 un motoréducteur à vitesse variable En 4 des palettes portées par l'axe et également vitrifiée En 5 une trémie en acier ordinaire En 6 un échangeur en acier doux ou, si possible à plaque En 7 une pompe doseuse à double clapet En 8 une pompe doseuse à double clapet , inversée En 9 , 10 , I 1 , 12 des canalisations reliant 5 à 7 , 7 à 1 , 1 à 8 , 8 à 7 En 13 un électrolyseur En 14 un compresseur à multiple étages capable de comprimer l'hydrogène à 100 bars les derniers étages de ce compresseur seraient avantageusement vitrifiés En 15 différentes canalisations amenant l'hydrogène dans l'enceinte 1 En 16 une sortie d'oxygène En 17 une arrivée d'eau et de catalyseur éventuel En 18 une arrivée de résidus FONCTIONNEMENT : Les résidus fins sont déversés dans la trémie 5 et sont rendus plus fluides par une arrivée d'une partie de l'eau produite par l'hydrogénation, l'ensemble descend dans la trémie 5 dans un échangeur 6 puis par gravité dans la pompe doseuse 7 qui introduit le tout dans le réacteur 1 , les palettes 4 sont un peu oblique pour déplacer depuis la gauche de 1 jusqu'à sa droite les résidus fins . Au cours de cette circulation l'hydrogène introduit dans 1 par une ou plusieurs conduites 15 attaque les résidus fins et les liquefie progressivement en présence ou pas de catalyseurs favorables à la qualité des combustibles désirés, les produits liquides les résidus inattaqués sont ramenés à la pression à peine supérieure à la pression atmosphérique par une pompe doseuse inversée 8 plus ou moins placée en bout d'arbre de la pompe doseuse 7 elle même en bout d'arbre avec son moteur d'entrainement . Une quantité définie par expérience est produite par l'électrolyseur 13 est comprimée à la pression d'hydrogène nécessaire à la réaction dans le compresseur 14 et réchauffé par la compression , puis elle est amenée par une ou plusieurs conduites 15 dans le réacteur 1 . L'eau et les liquides produits par la réaction chargés ou pas de catalyseurs sortent à haute pression et haute température du réacteur 1 et sont ramenés à pression à peine supérieure à la pression atmosphérique par la pompe doseuse inversée 8 puis introduites dans l'échangeur 6 ou ils réchauffent l'eau les résidus et les catalyseurs éventuels en se refroidissant , de là , les carburant plus légers que l'eau se séparent de l'eau et des catalyseurs éventuels . Une partie de l'eau produite entraine les catalyseurs éventuels dans la trémie 5 . REVENDICATIONS I) Suppression d'une partie importante de la pollution atmosphérique caractérisée en ce que des résidus de fabrication de papier, de fermentation de déchets végétaux tels que paille , produits de débroussaillage et d'autres activités forestières ou agricoles , broyés finement sont hydrogénés à des pressions et à des températures suffisantes en présence ou pas de catalyseur pour produire des liquides analogues aux produits pétroliers et ou des gaz capables en brûlant ou en explosant de rendre à l'atmosphère le seul gaz carbonique que la fonction chlorophilienne a prélevé dans l'atmosphère . 2) Revendication selon la première revendication caractérisée en ce que l'hydrogène est produit par électrolyse de l'eau avec utilisation de tout l'oxygène possible à vendre. 3) Revendication selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'électrolyse est réalisée au moment ou la production d'électricité est plus forte que la consommation est stocké ou utilisé de suite. 4) Revendication selon la première revendication caractérisée en ce que les produits solides sont introduits par une ou plusieurs vis à pas interrompus pour limiter les pertes d'hydrogène dans une enceinte chauffée par refroidissement des produits liquides et gazeux sortant de l'hydrogènation. 5) Revendication selon la première revendication caractérisée en ce que l'hydrogène nécessaire est comprimé mécaniquement et élevé par la compression à la température de réaction. 6) Revendication selon les revendications 1 et 5 caractérisée en ce que une partie de la chaleur nécessaire à la réaction sera fournie par le refroidissement des carburants produits et par l'élèvation de température de l'hydrogène comprimé.