Brevet FR3097553A1 — publié le 20201225

Description Titre de l'invention : PROCEDE DE PRODUCTION DE COM- BUSTIBLES SOLIDES A PARTIR DE BOIS DE FIN DE VIE OU DE BOIS-DECHET pool j La présente invention a trait au domaine du recyclage des bois de fin dc vie ou du bois-déchet. Plus particulièrement, elle concerne un procédé de valorisation d'une biomasse constituée de bois de fin de vie ou dc bois-déchet par vapocraquage en vue de la fabrication de combustibles solides. Elle permet dc valoriser les bois transformés destinés au recyclage matière, à l'enfouissement ou à l'incinération. Domaine de l'invention 100021 La production d'énergie (électrique et thermique) d'origine renouvelable peut se faire à partir de l'environnement (soleil, vent, marée, houle, géothermie, hydraulique) ou à partir de biomasse. A part la biomasse, l'hydraulique de rivière ou de barrage, et la géothermie, ces énergies renouvelables sont intermittentes sauf si les moyens de stockage de l'énergie se développaient. Et seule la biomasse constitue une énergie primaire transportable sur son lieu de transformation en chaleur et/ou électricité. Mais la biomasse est en fait une énergie peu dense, variable et périssable. 100031 La transformation de biomasseligno-cellulosique (bois, résidus agricoles, coproduits de l'agriculture et de l'agro-industrie) en un composé dense énergétiquement, transportable et facilement stockable permet de développer et consolider une filière industrielle d'énergie stationnaire (biocombustible utilisé en un point fixe, le foyer, contrairement aux biocarburants) et de réduire les impacts environnementaux (émission co, fossile, avec une biomasse sans fertilisants ni phytosanitaires). Le traitement thermique de la biomasse par vapocraquage permet cette densification de l'énergie. Toutefois, la multiplication des projets de valorisation de biomasse génère des tensions fortes sur les filières d'approvisionnements en bois notamment. Les usages actuels vers le bois fibre (panneau de particules et papeterie), voire sur le bois de construction ou d'ameublement massif tirent les prix vers le haut. Par ailleurs, les politiques environnementales visent à augmenter le recyclage des produits en fin de vie, et à limiter voire interdire les solutions d'enfouissements des déchets de filière. C'est pourquoi la plupart des coproduits organiques issus de la biomasse terminent en unité de valorisation énergétique, c'est-à-dire en incinérateur. [0004] Les professionnels de la filière bois utilisent une classification d'usage distinguant les bois dit « A », les bois dit « B » et les bois dit « C ». Il semblerait que cette classification ait été élaborée par l'ADEME. [0005] Le bois dit « A » est composé de déchets d'emballages en bois non revêtus. non 2 traités. [0006] Le bois dit « B » est composé de déchets de bois non dangereux contenant une faible quantité d'adjuvants ou autres matières ; bois collés, bois ayant reçu un traitement en surface (préservation, finition) ou un revêtement (papier peint, mélamine, polypropylène...). A ce titre, cette catégorie rassemble les panneaux, les bois d'ameublement, les bois de démolition exempts de gravats, etc... [0007] Le bois dit « C » est composé quant à lui de déchets dangereux (bois créosotés par exemple) détruits en usine d'incinération de déchets spéciaux ou utilisés dans les fours de cimenterie. [0008] Aujourd'hui, les bois de type A ou B les plus susceptibles d'être employés comme biocombustibles abondants à faible coût sont constitués de bois-fibre naturel mais aussi de panneaux de particules, de contreplaqués, d'agglomérés, ainsi que d'adjuvants organiques (résines, colles, papiers encollés comme la mélaminc, vernis, polymères plastiques...). Ces produits ainsi que la forme des déchets de bois employés ne se prêtent pas à fournir le média favorisant une granulation après un broyage, à moins d'y adjoindre des quantités significatives d'additifs liants et coûteux. [0009] De plus, les bois de type A dit « d'emballage », pourtant formés majoritairement de planches (palettes, caisses) comportent parfois quelques éléments type agglomérés (pied de palette), ou contreplaqué ou panneaux de particules (OSB, MDF, HDF). Cette présence est suffisante pour décourager les industriels des granulés blancs (white pellet) de fabriquer leur produit à partir de bois A. De plus, des colorations liées au bois (palettes colorées, marquages, etc...) sont proscrites dans le granulé blanc final à destination du consommateur particulier qui attend un produit premium, blanc-beige. Sauf à modifier le procédé (ce qui le rendrait plus coûteux) notamment par l'emploi d'additifs liants, et à diluer le bois A avec d'autres bois naturels type résineux (plus liants mais plus coûteux), il n'y a pas de solution idéale. D'autant que le taux d'additif liant est limité à 2 ou 3% selon les normes de white pellets revendiquées. [0010] 11 n'existe pas, à ce jour, de filière de valorisation des bois de type B, qui sont aujourd'hui destinés au recyclage matière, à l'enfouissement ou à l'incinération. Quant au bois de type A, lorsqu'il est utilisé en combustion, il est seulement broyé, sans être granulé. Exposé de l'invention [0011] De manière tout à fait surpremmte et à l'encontre des pratiques actuelles, les in- venteurs proposent d'utiliser les bois A et B pour faire des granulés par vapocraquage. [0012] Le procédé selon l'invention permet la production de combustibles solides à partir de biomasse ligno-cellulosique constituée de bois A et/ou de bois B. Il consiste en un procédé de valorisation de biomasse ligno-cellulosique constituée au moins en partie 3 de bois de fin de vie ou de bois-déchets non granulable après broyage, caractérisé en ce que l'on applique une étape de préparation de ladite biomasse consistant à éliminer au moins une partie des éléments autres que le bois, puis à procéder à une étape de traitement thermique par vapocraquage suivie d'une étape de granulation. Avantages de l'invention [0013] La présente invention propose donc une nouvelle approche de valorisation des bois transformés, vieillis ou plus généralement considérés comme en fin de vie et destinés au recyclage matière, à l'enfouissement ou à l'incinération. [0014] Les bois transformés présentent généralement une modification des fibres ligno- cellulosiques qui les rend peu exploitables. En effet, le bois-déchet est plus sec et ses caractéristiques intrinsèques sont différentes de celle d'un bois jeune. [0015] L'utilisation du vapocraquage comme solution déstructurante et cntrainant des modi- fications chimiques et physiques favorise la granulation des bois de manière générale, notamment par des migrations de la lignine liante et collante dans les fibres, élément clef d'une granulation favorisée. Le vapocraquage permet en effet de restaurer les qualités des lignines. [0016] En sus de l'effet connu du vapocraquage pour réduire les fibres en poudre et homo- généiser les biomasses, l'effet du traitement à la vapeur permet de déstructurer les autres composants présents dans le bois (colles, résines, additifs, etc...) et donc de participer à une standardisation granulornétrique du produit et une répartition homogène de ces molécules évitant des zones singulières qui pourraient être des zones de moins bonne efficacité de la granulation. Par ailleurs, le traitement thermique en sus de dégrader chimiquement certaines molécules exogènes entraîne une coloration sombre du produit (futur granulé noir). Cette prise de coloration atténue la présence des colorants et pigments rajoutés dans le bois A et B, et participe à son acceptation par l'utilisateur. [0017] Le procédé de préparation de granulés par vapocraquage a l'avantage de produire des granulés dont l'apparence visuelle est homogène et constante, ce qui est une marque de qualité pour le consommateur. [0018] Le procédé permet plus généralement une meilleure granulation que dans le cas de la préparation de granulés blancs à partir du même substrat. [0019] Le procédé évite l'emploi d'additifs ou l'utilisation de bois naturel supplémentaire résineux coûteux pour favoriser la cohésion des granulés. [0020] Enfin, le procédé utilisant les bois A et bois B favorise les filières locales qui ré- cupèrent et valorisent ces bois vieillis plutôt que de les incinérer. Description détaillée de l'invention [0021] Un objet de l'invention concerne un procédé de valorisation de biomasse ligno- cellulosique constituée au moins en partie de bois de fin de vie ou de bois-déchets non granulable après broyage caractérisé en ce que l'on applique une étape de préparation de ladite biomasse consistant à éliminer au moins une partie des éléments autres que le bois, puis à procéder à une étape de traitement thermique par vapocraquage suivie d'une étape de granulation. [0022] Par « bois de fin de vie ou bois-déchets », on entend tout bois transformé ou vieilli, plus particulièrement le bois qualifié de bois A ou bois B selon la classification de r ADEME. Ce bois n'est pas granulable directement après broyage. [0023] L'étape de préparation du bois a pour objectif de réduire la teneur finale en contaminants. [0024] Par « contaminant », on entend toute substance décelée dans un lieu où elle ne se trouve pas normalement. Dans le cas d'un bois contaminé, il s'agit de toute substance qui ne se trouve pas naturellement dans le bois. Des exemples de contaminants trouvés fréquemment dans le bois sont la peinture, le plastique (revêtement, décoration, poignée, boutons...), les métaux (clous, charnière, serrure...), le verre, les adjuvants de types colles, résines, polymères, produits phytosanitaires, la mélaminc, etc... [0025] La préparation du bois consiste à supprimer les résidus de verre ou métaux ou plastiques ou résidus minéraux. Elle peut être mise en oeuvre par tri optique, densimétrique, magnétique ou mécanique. Ces traitements peuvent être réalisés manuellement ou de manière automatisée. [0026] De manière générale, ces traitements doivent être simples à mettre en oeuvre et peu coûteux pour que le procédé de production de granulés noirs soit économiquement viable. [0027] 11 est possible notamment que le traitement consiste à écarter certains bois trop contaminés. En effet, il est préconisé d'effectuer une sélection des bois A et B, et surtout une sélection fine du bois B pour éviter la présence de trop d'éléments exogènes non liants pour la granulation, notamment les plastiques. De manière évidente, la présence d'ineites (métaux de serrurerie, verre, etc..) ainsi que de polymères (plaquage de plastique, champs de PVC ...) est à proscrire. Aussi la chaîne d'approvisionnement devra inclure des opérations de tri et de sélection. Après, le procédé devra inclure une bonne phase de sécurisation des outils (broyage, déferraillage, épierrage pour retirer les polluants matériels lourds, éventuellement tri et vérification visuelle), puis le procédé redevient classique avec éventuellement un séchage, puis un vapocraquage et une granulation. [0028] Bien que cette possibilité ne soit pas privilégiée, il est envisageable, pour les bois les plus contaminés, d'ajouter certains additifs et/ou d'effectuer un mélange par du bois naturel noble comme le résineux ; ces solutions ont un coût et entrainent des contraintes différentes, qu'il faut évaluer et à chiffrer en termes de bénéfice/risque avant de les mettre en oeuvre. [0029] Les producteurs des granulés noirs obtenus à partir de bois A ou bois B sont les in- dustriels qui cherchent à optimiser la production de biocombustibles en utilisant des ressources locales des filières de récupération et valorisation des bois en fin de vie, bénéficiant ainsi d'un tarif d'achat plus faible, mais toujours l'utilisation facile du produit dans des chaudières à biomasse, et remplaçant économiquement le charbon ou le gaz, à ce jour des combustibles peu chers, et participant à une écologie circulaire et respectueuse de l'environnement. [0030] Les utilisateurs des granulés noirs obtenus à partir de bois A ou bois B sont tous les utilisateurs de chaudière à biomasse. 6 [Revendication I] [Revendication 2] [Revendication 3] REVENDICATIONSProcédé de valorisation de biomasse ligno-cellulosique constituée au moins en partie de bois de fin de vie ou de bois-déchets non granulable après broyage, caractérisé en cc que l'on applique une étape de préparation de ladite biomasse consistant à éliminer au moins une partie des éléments autres que le bois, puis à procéder à une étape de traitement thermique par vapocraquage suivie d'une étape de granulation. Procédé selon la revendication 1 dans lequel ladite étape de préparation consiste à supprimer les résidus de verre ou métaux ou plastiques ou résidus minéraux par tri optique, densimétrique, magnétique ou mécanique. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel ladite biomasse est constituée exclusivement de bois de fin de vie ou de bois-déchets non granulable après broyage.