Brevet FR2947824A1 — publié le 20110114

La présente invention se rapporte à un nouveau procédé de valorisation de polyoléfines issues des déchets ménagers, de l'agriculture ou de l'agro-alimentaire. Les polyoléfines se trouvent en grande quantité dans les déchets, et notamment dans les ordures ménagères : films plastiques (sacs plastiques notamment), flaconnages, polyéthylène, polypropylène,... Divers procédés de traitement et de valorisation des déchets sont connus, ayant pour sous-produits des polyoléfines : c'est le cas notamment du procédé décrit dans la demande de brevet français FR2869312, qui permet de transformer la fraction organique des déchets en complexe organo-alcalin, et d'extraire les matières non-organiques, dont des polyoléfines, de ce composé. Se pose alors la question de la valorisation de ces polyoléfines qui sont souillées : la présente invention a notamment pour but de répondre à cette question. A cet effet, la présente invention se rapporte à un procédé de valorisation des polyoléfines, dans lequel on procède au craquage de ces polyoléfines de manière à obtenir un gaz comprenant des hydrocarbures légers, puis on utilise ces gaz pour faire tourner un turbo-alternateur de manière à produire du courant électrique. Grâce à ces caractéristiques, on peut utiliser les polyoléfines pour produire de l'énergie électrique. - Suivant d'autres caractéristiques optionnelles du procédé selon l'invention :on utilise les fumées issues de la combustion dudit gaz dans ledit turbo-alternateur pour faire fonctionner un four à lit fluidisé : ces fumées, dont la température est élevée, contribuent à l'élévation de température du four (ou d'une chaudière û voir ci-après), et permettent de réduire d'autant l'apport d'énergie nécessaire pour faire la combustion dans ce four ; - on utilise, comme combustible dans ledit four à lit fluidisé, un complexe organo-calcique : ce complexe organo-calcique, tel que décrit par exemple dans la demande de brevet FR28693312, peut résulter de l'action d'un hydroxyde alcalin tel que la chaux vive sur de la matière organique ; un tel complexe présente l'avantage d'avoir un fort pouvoir calorifique interne (PCI), c'est-à-dire de dégager une grande quantité de chaleur lors de sa combustion, et d'être sec (en dessous de 20% d'humidité) ; - on utilise l'énergie dégagée par ledit four à lit fluidisé pour chauffer une chaudière à vapeur : cette chaudière permet de convertir en vapeur la chaleur dégagée par la combustion à l'intérieur du four à lit fluidisé, laquelle peut entraîner un alternateur pouvant lui-même produire du courant électrique ; - on utilise la vapeur produite par ladite chaudière pour faire tourner une turbine qui elle-même fait tourner un alternateur ; - on utilise la vapeur produite par ladite chaudière pour une installation distante de chauffage ; - on utilise une partie desdites fumées pour chauffer directement ladite chaudière ; - on utilise des polyoléfines et un complexe organo-calcique provenant d'une même chaîne de traitement des déchets : une telle chaîne de traitement peut par exemple être du type de celle qui est décrite dans la demande de brevet FR 2 869 312. La présente invention se rapporte également à une installation de mise en oeuvre d'un procédé conforme à ce qui précède, comprenant une machine de craquage, au moins un réservoir de stockage de gaz et au moins un turbo-alternateur. Suivant des caractéristiques optionnelles, prises seules ou en combinaison : - ladite installation comprend un four à lit fluidisé récupérant les fumées dudit turbo-alternateur, ou bien une partie du gaz produit par le craquage ; - ladite installation comprend une chaudière à vapeur couplée audit four à lit fluidisé, une turbine couplée à ladite chaudière et un alternateur lui-même couplé à ladite turbine ; - ladite installation est située en aval d'une installation du type permettant d'obtenir un complexe organo-calcique en traitant les déchets avec 30 un hydroxyde alcalin tel que la chaux vive. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description qui va suivre, et à l'examen de l'unique figure ci-annexée, représentant de manière schématique une installation selon l'invention. Sur cette unique figure, l'installation 1 selon l'invention est représentée couplée à une installation 3 de l'art antérieur, telle que décrite dans la demande de brevet FR2869312. Il faut bien comprendre que ce couplage est optionnel, et envisagé comme une utilisation parmi d'autres de l'installation selon l'invention. Comme cela est donc connu en soi, l'installation 3 de l'art antérieur comporte une station 5 de réception de déchets tels que des ordures ménagères. Ces déchets sont ensuite envoyés à l'intérieur d'un tambour mélangeur 7 dans lequel sont injectés un hydroxyde alcalin tel que de la chaux vive 9 et des matières fortement hydratées telles que des boues et graisses de station dépuration 11. Le produit résultant de ce mélange est envoyé à l'intérieur d'un appareil à fond mouvant 13 tel que décrit dans la demande PCT/FR00/01250, permettant de finaliser la réaction chimique entre les ordures ménagères, la chaux vive et les boues et graisses de station d'épuration. Le produit sortant de l'appareil à fond mouvant 13 comprend d'une part un complexe organo-calcique, résultant de la réaction chimique de la chaux vive sur la fraction organique des ordures ménagères, et d'autre part, les matières non organiques comprenant notamment des polyoléfines 23 (en particulier sous la forme de morceaux de films plastique), des matériaux ferreux 19 et des matériaux non ferreux 21. Un appareil de criblage 15 tel qu'un trommel rotatif permet de séparer le complexe organo-calcique 17 des matériaux non organiques 19, 21, 25 et en particulier des polyoléfines 23. L'installation selon l'invention comporte une machine à craquage 25, permettant de convertir les polyoléfines en hydrocarbures légers (notamment en alcènes). Ces hydrocarbures légers, qui se trouvent sous forme de gaz GPL à 30 température ambiante, sont stockés sous pression à l'intérieur d'un réservoir 27. Ce gaz est envoyé à l'intérieur d'un turbo-alternateur 29, dont il forme le combustible : la combustion de ce gaz à l'intérieur de ce turbo-alternateur a pour effet d'en entraîner l'alternateur et ainsi de produire de 35 l'énergie électrique 31 qui peut être vendue à un prix intéressant à l'opérateur électrique historique (de l'ordre de 5 cts d'euro par kWh en juillet 2009). De manière optionnelle mais préférée, on récupère les fumées 33 issues de la combustion des gaz à l'intérieur du turbo-alternateur 29, de manière à l'envoyer à l'intérieur d'un four à lit fluidisé 35 permettant de brûler les déchets. Les fumées 33 sortant du turbo-alternateur 29 ont typiquement une température de l'ordre de 500° Celsius, ce qui permet de contribuer à l'élévation de température à l'intérieur du four à lit fluidisé 35, et ainsi de réduire fortement le recours à d'autres sources énergétiques d'élévation de température (gaz, fioul notamment). De manière préférée, mais non limitative dans le cadre de la présente invention, on peut brûler dans le four à lit fluidisé 35 la matière organo-calcique 17 issue de l'installation de l'art antérieur 3 (telle que décrite dans la demande de brevet FR2869312). Ceci est particulièrement indiqué lorsque l'on souhaite récupérer l'énergie issue de la combustion à l'intérieur du four à lit fluidisé 35, car cette matière organo-calcique présente un fort pouvoir calorifique interne (PCI), et peut être assimilée à de la biomasse : à ce titre, cette matière organo-calcique peut être considérée comme une source d'énergie naturelle et renouvelable, dégageant peu de gaz à effet de serre. Cette récupération de la chaleur émise par la combustion à l'intérieur du four à lit fluidisé 35 peut être utilisée pour alimenter en énergie une chaudière à vapeur 37, la vapeur émise par cette chaudière étant ensuite utilisée pour faire tourner une turbine 38 couplée à un alternateur 39 qui lui-même permet de produire de l'énergie électrique 41 revendue par la suite à l'opérateur historique 33. On peut aussi utiliser la vapeur émise par la chaudière 37 pour une installation de chauffage distante 43. A noter également que l'on peut utiliser une partie 45 des fumées sortant du turbo-alternateur 29 pour chauffer directement la chaudière à vapeur 30 37. Comme on peut le comprendre, l'installation et le procédé selon l'invention apportent une solution extrêmement élégante et simple de valorisation de polyoléfines issues de déchets tels que les ordures ménagères. On utilise en effet des polyoléfines comme matière première pour la 35 fabrication d'énergie électrique, grâce à des machines connues en soi et disponibles dans le commerce. Le couplage de l'installation et du procédé selon l'invention à un procédé et à une installation tels que décrits dans la demande de brevet FR2869312 est particulièrement approprié, mais il va de soi que ce couplage n'est nullement limitatif.5 REVENDICATIONS1. Procédé de valorisation de morceaux de polyoléfines (23), dans lequel on procède au craquage de ces polyoléfines (23) de manière à obtenir un gaz comprenant des hydrocarbures légers, puis on utilise ces gaz pour faire tourner un turbo-alternateur (29) de manière à produire du courant électrique (31). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on utilise les 10 fumées (33) issues de la combustion dudit gaz dans ledit turbo-alternateur (29) pour faire fonctionner un four à lit fluidisé (35). 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel on utilise, comme combustible dans ledit four à lit fluidisé (35), un complexe organo-calcique (17). 4. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel on 15 utilise l'énergie dégagée par ledit four à lit fluidisé (35) pour chauffer une chaudière à vapeur (37). 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel on utilise la vapeur produite par ladite chaudière (37) pour faire tourner une turbine (38) qui elle-même fait tourner un alternateur (39). 20 6. Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'on utilise la vapeur produite par ladite chaudière (37) pour une installation distante de chauffage (43). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'on utilise une partie (45) desdites fumées pour chauffer 25 directement ladite chaudière (37). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on utilise des polyoléfines (23) et un complexe organo-calcique (17) provenant d'une même chaîne de traitement des déchets. 9. Installation de mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'une 30 quelconque des revendications précédentes, comprenant une machine de craquage (25), au moins un réservoir de stockage de gaz (27) et au moins un turbo-alternateur (29). 10. Installation selon la revendication 9, comprenant un four à lit fluidisé (35) récupérant les fumées (33) dudit turbo-alternateur (29). 35 11. Installation selon la revendication 10, comprenant une chaudière à vapeur (37) couplée audit four à lit fluidisé (35), une turbine (38)couplée à ladite chaudière (37) et un alternateur (39) lui-même couplé à ladite turbine (38). 12. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, située en aval d'une installation du type permettant d'obtenir un complexe organo-calcique en traitant les déchets avec un hydroxyde alcalin tel que la chaux vive.