INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La table 1 est mise à jour au fur et à mesure du déplacement du véhicule 10.
La conduite A de fourniture du biogaz est raccordée à l’unité B d’élimination des polluants du biogaz. L’unité B d’élimination comprend une conduite 1 d’évacuation du biogaz traité.
Ensuite, l’unité F de séparation est raccordée à l’unité B par la conduite d’évacuation 1. L’unité F comprend également une conduite 19 d’évacuation d’un effluent gazeux appauvri en méthane et enrichi en dioxyde de carbone et une conduite 6 d’évacuation du biogaz traité enrichi en méthane et appauvri en dioxyde de carbone.
L’unité C de pyrolyse, quant à elle, est raccordée à l’unité F par la conduite d’évacuation 6. L’unité C comprend également une conduite d’évacuation 2 d’un effluent contenant une phase gazeuse enrichie en dihydrogène et du carbone solide. La conduite 2 raccorde l’unité C à l’unité D de séparation. L’unité D de séparation comprend un circuit 3 d’évacuation du carbone solide et une conduite 4 d’évacuation de la phase gazeuse enrichie en dihydrogène.
Dans une première variante, l’unité D comprend un circuit 5-1 et 5-2 de valorisation du carbone solide. Le circuit 5-1 alimente le circuit 10 d’alimentation de l’unité G en carbone solide et un circuit 12 d’alimentation de l’unité B en carbone solide comme média adsorbant. Le circuit 5-2, quant à lui, alimente en carbone solide un circuit 13 d’alimentation d’une unité d’élimination H de contaminants d’une eau traitée et un circuit 14 d’alimentation d’une unité de traitement I des odeurs d’un effluent gazeux.
Dans l’exemple représenté, l’unité d’élimination H de contaminants reçoit une eau traitée provenant d’une installation 400 de traitement des eaux usées. L’unité H comprend ainsi une conduite 15 de fourniture d’une eau traitée et une conduite 16 d’évacuation d’une eau appauvrie en contaminants.
L’unité I de traitement, dont le média adsorbant est le carbone solide produit, comprend une conduite 17 de fourniture d’un effluent gazeux comprenant des composés odorants et une conduite 18 d’évacuation d’un effluent gazeux appauvri en composés odorants.
Dans une deuxième variante, au moins une partie du carbone solide sortant de l’unité D est mis en forme dans l’unité E, raccordée à l’unité de séparation D par un circuit 3 d’évacuation. L’unité E comprend également un circuit 8-1 et 8-2 de valorisation du carbone solide. Le circuit 8-1 alimente le circuit 10 d’alimentation de l’unité G en carbone solide et le circuit 12 d’alimentation de l’unité B en carbone solide comme média adsorbant. Le circuit 8-2, quant à lui, alimente le circuit 13 d’alimentation d’une unité d’élimination H de contaminants d’une eau traitée et le circuit 14 d’alimentation d’une unité de traitement I des odeurs d’un effluent gazeux.
Préférentiellement, l’installation comprend l’unité E de mise en forme du carbone solide ainsi que son circuit de valorisation 8-1 et 8-2.
Matériau isolant thermique et/ou acoustique à base de bagasse de canne à sucre, panneau isolant thermique et/ou acoustique, et élément de structure DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION Le domaine de l’invention est celui des matériaux isolants thermiques et/ou acoustiques, et des panneaux isolants thermiques et/ou acoustiques, ainsi que des éléments de structure comprenant de tels panneaux.
Plus précisément, l’invention concerne un matériau isolant thermique et/ou acoustique à base de bagasse de canne à sucre, un panneau isolant thermique et/ou acoustique comprenant un tel matériau, et un élément de structure comprenant un tel panneau.
L’invention trouve notamment des applications dans l'isolation thermique et/ou acoustique dans le domaine du bâtiment, dans la construction et/ou la rénovation.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE Il est connu de l’art antérieur des techniques de matériaux isolants sous des formes variées telles que des mousses ou des liaisons de fibres. Les matériaux utilisés peuvent notamment être des produits synthétiques, telles des fibres synthétiques organiques ou minérales.
Toutefois, face aux enjeux environnementaux et climatiques actuels, de tels matériaux ne sont plus entièrement satisfaisants, en raison notamment de leur production peu soutenable écologiquement, ainsi que de la forte sollicitation de matières premières non renouvelables.
Des solutions connues visant à pallier ce problème consistent en l’utilisation de matière biosourcée pour la fabrication de matériaux isolants. Ainsi, on connaît par exemple des matériaux isolants à base de paille de graminées ou de riz, de fibres de bois, de lin, de chanvre, d’ouate de cellulose, etc.
Toutefois, d’une part ces matières premières nécessitent généralement une filière de production spécifique, ce qui a une influence négative sur l’impact environnemental de ces matières (notamment en raison des ressources spécifiquement dédiées, et/ou de la surface agraire dédiée), et d’autre part, leur utilisation pour la fabrication de matériaux isolants concurrence d’autres utilisations essentielles (par exemple la culture à des fins d’alimentation, de fourrage, de production de bio-carburants, etc.).
De plus, les matières premières biosourcées pour la fabrication de matériaux isolants ne sont pas toujours disponibles à proximité du lieu de leur utilisation. Le transport de matériaux isolants sur de grandes distances a un impact négatif sur l’empreinte environnementale globale de ces derniers, qui devient alors relativement mauvaise, quand bien même il s’agisse de matières biosourcées.
Sur les différentes figures décrites ci-dessous, les traits pleins correspondent à une ligne continue dans laquelle le flux circule en continu dans la conduite, tandis que les traits en pointillés signifient que le flux circule en discontinu dans un circuit pouvant comprendre une étape de stockage du carbone solide, non représenté sur les figures. L’étape de stockage est réalisée dans une unité de stockage comprenant au moins une enceinte permettant de conserver le carbone solide dans un endroit sec.
En référence à la , l’installation 100 de production et de valorisation du carbone solide issu de la pyrolyse du méthane comprend une conduite A de fourniture de biogaz, une unité d’élimination B des polluants apte à mettre en œuvre l’étape (b), une unité de pyrolyse C apte à mettre en œuvre l’étape (c) et une unité de séparation D adaptée à mettre en œuvre l’étape (d) du procédé.
L’unité d’élimination B des polluants du biogaz comprend au moins un réacteur à lit fixe apte à recevoir un média adsorbant. Dans un mode de réalisation alternatif, plusieurs réacteurs à lit fixe en parallèle et/ou en série peuvent être installés. L’unité d’élimination B est raccordée fluidiquement à la conduite A de fourniture du biogaz et il comprend une conduite 1 d’évacuation du biogaz traité.
L’unité de pyrolyse C du biogaz traité comprend au moins un réacteur apte à réaliser une pyrolyse. Dans un mode de réalisation alternatif, plusieurs réacteurs en parallèle et/ou en série peuvent être installés. L’unité de pyrolyse C est raccordée fluidiquement à l’unité d’élimination B par la conduite 1 d’évacuation et il comprend une conduite 2 d’évacuation d’un effluent contenant une phase gazeuse enrichie en dihydrogène et du carbone solide.
L’unité de séparation D de l’effluent sortant de l’unité C peut être une unité de séparation cyclonique (D1), une unité de séparation par filtration (D2) ou la succession des unités (D1) et (D2). Dans un mode de réalisation particulier, l’unité de séparation cyclonique (D1) comprend un ou plusieurs cyclones en parallèle et/ou en série. De même, dans un autre mode de réalisation particulier, l’unité de séparation par filtration (D2) comprend un ou plusieurs filtres en parallèle et/ou en série. L’unité de séparation D est raccordée fluidiquement à l’unité de pyrolyse C par la conduite 2 d’évacuation et comprend un circuit 3 d’évacuation du carbone solide et une conduite 4 d’évacuation de la phase gazeuse enrichie en dihydrogène.
En référence à la , au moins une partie du carbone solide compris dans la conduite 4 d’évacuation est envoyé dans l’unité d’élimination B pour être utilisé comme média adsorbant via le circuit 5.
La présente un mode de réalisation de l’installation, comprenant notamment en option, une unité de séparation F pour la mise en œuvre d’une séparation entre l’unité d’élimination B et l’unité de pyrolyse C, et, en option, une unité de mise en forme E pour la mise en œuvre de l’étape (f) de mise en forme en aval de l’unité de séparation D. L’installation 200 comprend ainsi une conduite (A) de fourniture de biogaz, une unité d’élimination B des polluants apte à mettre en œuvre l’étape (b), une unité de pyrolyse C apte à mettre en œuvre l’étape (c) et une unité de séparation D adaptée à mettre en œuvre l’étape (d) du procédé.
L’installation 200 comprend en outre :
- entre l’unité B et l’unité C, l’unité de séparation F apte à séparer et enlever le dioxyde de carbone présent dans le biogaz traité, et
- en aval de l’unité de séparation D, l’unité optionnelle E de mise en forme de carbone solide apte à réaliser l’étape optionnelle (e) du procédé.
A noter que l’installation pourrait ne comprendre qu’une seule de ces unités optionnelles E et F.
L’unité de séparation F du biogaz sortant de l’unité B permet de séparer le dioxyde de carbone présent du méthane pour obtenir du biogaz traité enrichi en méthane. L’unité de séparation F est raccordée fluidiquement à l’unité d’élimination B par la conduite 1 d’évacuation et comprend une conduite 19 d’évacuation d’un effluent gazeux appauvri en méthane et enrichi en dioxyde de carbone et une conduite 6 d’évacuation du biogaz traité enrichi en méthane et appauvri en dioxyde de carbone.
L’unité de mise en forme F du carbone solide sortant de l’unité D de séparation est une unité fonctionnant en discontinu c’est-à-dire que le carbone solide ne rentre pas en continu selon un débit fixé dans l’unité (de même pour la sortie de cette unité). L’unité de séparation F est raccordée à l’unité de séparation D par un circuit 3 d’évacuation et comprend un circuit 8 d’évacuation du carbone solide mis en forme.
En référence à la , le circuit 8 signifie, qu’au moins une partie du carbone solide compris mis en forme dans l’unité E est envoyé dans l’unité d’élimination B pour être utilisé comme média adsorbant.
La présente un autre mode de réalisation de l’installation.
L’installation 300 représentée comprend tout d’abord une unité G de production de biogaz par digestion anaérobie d’une boue. L’unité G de production de biogaz est raccordée à une conduite 9 de fourniture d’une boue issue d’une installation de traitement de l’eau 400 et l’unité G est raccordée à la conduite A de fourniture pour y envoyer le biogaz produit. L’unité G est également alimentée en au moins une partie du carbone solide venant de l’unité de séparation (D), optionnellement de l’unité de mise en forme (E), par un circuit 10. L’unité de production du biogaz G comprend également une conduite 11 d’évacuation des boues et du carbone solide utilisé.
Egalement par exemple, et comme illustré non limitativement sur la , l’étape 10-100 peut comprendre une sous-étape 10 dans laquelle on (le dispositif de surveillance DS) commence par comparer à la consigne cc la première vitesse vv(t1), obtenue juste après la sélection de la fonction de régulation de vitesse avec cette consigne cc associée.
Si la première vitesse vv(t1) est inférieure à la consigne cc, alors on (le dispositif de surveillance DS) utilise la première condition et vérifie dans la sous-étape 20 si elle est satisfaite. Dans la négative (première condition non satisfaite car les vitesses vv(t) successives ne sont pas comprises dans le premier intervalle i1), on (le dispositif de surveillance DS) interdit temporairement l’utilisation de la fonction de régulation de vitesse dans la sous-étape 40.
Si la première vitesse vv(t1) est supérieure à la consigne cc, alors on (le dispositif de surveillance DS) utilise la deuxième condition et vérifie dans la sous-étape 30 si elle est satisfaite. Dans la négative (deuxième condition non satisfaite car les vitesses vv(t) successives ne sont pas comprises dans le deuxième intervalle i2), on (le dispositif de surveillance DS) interdit temporairement l’utilisation de la fonction de régulation de vitesse dans la sous-étape 40.
On notera, comme illustré non limitativement sur la , que lorsque dans la sous-étape 20 les vitesses vv(t) successives sont comprises dans le premier intervalle i1, on peut prévoir une sous-étape 70 de l’étape 10-100 dans laquelle on (le dispositif de surveillance DS) interdit aussi temporairement l’utilisation de la fonction de régulation de vitesse lorsqu’une troisième condition n’est pas satisfaite.
La troisième condition est utilisée par le dispositif de surveillance DS lorsqu’une seconde vitesse vv(t2) déterminée à un second instant t2, postérieur au premier instant t1 (soit t2 > t1), devient supérieure à la consigne cc réduite d’un troisième seuil s3 choisi alors que la première vitesse vv(t1) était inférieure à la consigne cc (soit vv(t2) > cc - s3). Elle consiste à vérifier avec le dispositif de surveillance DS, dans une sous-étape 60 de l’étape 10-100, si des vitesses vv(t) déterminées successivement après le second instant t2 sont comprises dans un troisième intervalle i3 qui est défini à partir de la consigne cc réduite du troisième seuil s3 et de la consigne cc augmentée d’un quatrième seuil s4 choisi. Le troisième intervalle i3 a donc une troisième borne inférieure bi3 égale à la différence entre la consigne cc et le troisième seuil s3 (soit bi3 = cc - s3), et une troisième borne supérieure bs3 égale à la somme de la consigne cc et du quatrième seuil s4 (soit bs3 = cc + s4).
La troisième condition n’est donc pas satisfaite lorsque des vitesses vv(t), avec t > t2, ne sont pas comprises dans le troisième intervalle i3.
Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la , l’étape 10-100 peut comprendre une sous-étape 50 dans laquelle on (le dispositif de surveillance DS) compare après le premier instant t1 chaque vitesse vv(t) déterminée à la différence entre la consigne cc et le troisième seuil s3.
Si la vitesse vv(t) est inférieure à la différence entre la consigne cc et le troisième seuil s3 (soit vv(t) < cc - s3), alors on (le dispositif de surveillance DS) retourne effectuer la sous-étape 20 avec une nouvelle vitesse vv(t).
En revanche, si la vitesse vv(t) est supérieure à la différence entre la consigne cc et le troisième seuil s3 (soit vv(t) > cc - s3), alors on (le dispositif de surveillance DS) utilise la troisième condition et vérifie dans la sous-étape 60 si elle est satisfaite. Dans la négative (troisième condition non satisfaite car les vitesses vv(t) successives après t2 ne sont pas comprises dans le troisième intervalle i3), on (le dispositif de surveillance DS) interdit temporairement l’utilisation de la fonction de régulation de vitesse dans la sous-étape 70. Dans l’affirmative (troisième condition satisfaite car les vitesses vv(t) successives après t2 sont comprises dans le troisième intervalle i3), on (le dispositif de surveillance DS) retourne effectuer la sous-étape 20.
Par exemple, dans la sous-étape 60 on (le dispositif de surveillance DS) peut utiliser un troisième seuil s3 qui est un seuil de tolérance minimal autorisé en-dessous de la consigne cc.
Egalement par exemple, dans l’étape 10-100 le troisième seuil s3 peut être compris entre 1 km/h et 3 km/h. A titre d’exemple illustratif, le troisième seuil s3 peut être égal à 2 km/h. Mais d’autres valeurs de troisième seuil s3 peuvent être utilisées. Par exemple, la valeur du troisième seuil s3 peut être choisie pendant la phase de mise au point d’un véhicule similaire au véhicule V.
Egalement par exemple, dans l’étape 10-100 le quatrième seuil s4 peut être compris entre 0,5 km/h et 1,5 km/h. A titre d’exemple illustratif, le quatrième seuil s4 peut être égal à 1 km/h. Mais d’autres valeurs de quatrième seuil s4 peuvent être utilisées. Par exemple, la valeur du quatrième seuil s4 peut être choisie pendant la phase de mise au point d’un véhicule similaire au véhicule V.
On notera, comme illustré non limitativement sur la , que lorsque dans la sous-étape 30 les vitesses vv(t) successives sont comprises dans le deuxième intervalle i2, on peut prévoir une sous-étape 100 de l’étape 10-100 dans laquelle on (le dispositif de surveillance DS) interdit aussi temporairement l’utilisation de la fonction de régulation de vitesse lorsqu’une quatrième condition n’est pas satisfaite.
La quatrième condition est utilisée par le dispositif de surveillance DS lorsqu’une seconde vitesse vv(t2) déterminée à un second instant t2, postérieur au premier instant t1 (soit t2 > t1), devient inférieure à la consigne cc augmentée d’un cinquième seuil s5 choisi alors que la première vitesse vv(t1) était supérieure à la consigne cc (soit vv(t2) < cc + s5). Elle consiste à vérifier avec le dispositif de surveillance DS, dans une sous-étape 90 de l’étape 10-100, si des vitesses vv(t) déterminées successivement après le second instant t2 sont comprises dans un quatrième intervalle i4 qui est défini à partir de la consigne cc réduite d’un sixième seuil s6 choisi et de la consigne cc augmentée du cinquième seuil s5. Le quatrième intervalle i4 a donc une quatrième borne inférieure bi4 égale à la différence entre la consigne cc et le sixième seuil s6 (soit bi4 = cc - s6), et une quatrième borne supérieure bs4 égale à la somme de la consigne cc et du cinquième seuil s5 (soit bs4 = cc + s5).
La quatrième condition n’est donc pas satisfaite lorsque des vitesses vv(t), avec t > t2, ne sont pas comprises dans le quatrième intervalle i4.
Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la , l’étape 10-100 peut comprendre une sous-étape 80 dans laquelle on (le dispositif de surveillance DS) compare après le premier instant t1 chaque vitesse vv(t) déterminée à la somme de la consigne cc et du cinquième seuil s5.
En effet, l’impression 3D aussi bien additive (ou directe) qu’une impression 3D inverse i.e. avec un support (ou squelette) sacrificiel, également connu sous le terme de « template », offre de nombreux avantages et notamment permet d’obtenir un géopolymère présentant une surface spécifique élevée de l’ordre de plusieurs dizaines de m²/g, ce qui implique une surface importante et donc un nombre important de fonctions réactives pour le greffage ultérieur de groupements extractants. Une telle surface spécifique peut être obtenue en augmentant la densité d’impression via une diminution de la résolution d’impression (Ordre de grandeur passant du millimètre à la centaine de micromètres) avec des macroporosités beaucoup plus faibles (de quelques micromètres à quelques centaines de nanomètres). Par ailleurs, le géopolymère ou le support sacrificiel préparé par impression 3D peut présenter des formes complexes pour lesquelles une augmentation de la tortuosité par changement de la géométrie d’impression permet également d’obtenir une surface spécifique élevée.
De plus, l’impression 3D directe permet de préparer un géopolymère présentant, outre des mésopores et éventuellement des macropores non connectés résultant principalement du procédé de géopolymérisation, des macropores connectés obtenus via l’impression 3D.
De la même façon, dans le cadre de l’impression 3D inverse avec un support sacrificiel plongé dans un mélange ou coulis géopolymérique, l’élimination de ce dernier, une fois le géopolymère durci, permet d’ouvrir la macroporosité de ce dernier et, donc, d’atteindre de faibles résolutions en termes de taille des macropores.
Ainsi, le géopolymère obtenu par le procédé de l’invention peut se présenter sous forme d’une mousse de géopolymère sans qu’il soit nécessaire d’ajouter, au mélange géopolymérique ou au coulis géopolymérique, des agents porogènes. Ces derniers pourraient nécessiter, pour être éliminés du géopolymère, des traitements pouvant altérer, physiquement et/ou chimiquement, ce dernier. Il est cependant possible d’utiliser, dans le cadre de la présente invention, des agents porogènes qui ne nécessitent pas une élimination ou dont l’élimination est réalisée via un traitement n’altérant, ni physiquement, ni chimiquement, le géopolymère.
Enfin, les inventeurs ont montré qu’il était possible d’obtenir un géopolymère sans qu’il soit nécessaire de soumettre ce matériau à une étape de séchage à température élevée pour en libérer la porosité. En effet, les inventeurs ont plus particulièrement montré que le fait de soumettre le coulis géopolymérique à une impression 3D permet de s’affranchir de tout traitement thermique. Cet avantage i.e. absence d’une étape à température élevée s’applique également lorsque le géopolymère est obtenu en utilisant un support sacrificiel préparé par impression 3D. A noter toutefois que, dans le cadre de l’impression 3D inverse, une température élevée i.e. supérieure à 30°C peut être nécessaire lorsque l’étape de libération de la porosité par élimination du support sacrificiel et l’étape de fonctionnalisation par des groupements extractants sont concomittantes.
Ainsi, la présente invention concerne un procédé pour préparer un géopolymère apte à piéger au moins un ion, comprenant :
- la préparation d’un géopolymère, laquelle préparation comprend au moins une étape durant laquelle une impression 3D est utilisée ; et
- la fonctionnalisation du géopolymère ainsi préparé par au moins un groupement extractant spécifique dudit au moins un ion.
Par « géopolymère », on entend, dans le cadre de la présente invention, un matériau solide et poreux à l’état sec, obtenu suite au durcissement d’un mélange contenant des matériaux finement broyés (i.e. la source alumino-silicatée) et une solution saline (i.e. la solution d’activation), ledit mélange étant capable de faire prise et de durcir au cours du temps. Ce mélange peut également être désigné sous les termes « mélange géopolymérique », « mélange géopolymère », « composition géopolymérique » ou encore « composition géopolymère ». Le durcissement du géopolymère est le résultat de la dissolution/polycondensation des matériaux finement broyés du mélange géopolymérique dans la solution saline telle qu’une solution saline de fort pH (i.e. la solution d’activation).
Plus particulièrement, un géopolymère est un polymère inorganique alumino-silicaté amorphe. Ledit polymère est obtenu à partir d’un matériau réactif contenant essentiellement de la silice et de l’aluminium (i.e. la source alumino-silicatée), activé par une solution fortement alcaline, le rapport massique solide/solution dans la formulation étant faible. La structure d’un géopolymère est composée d'un réseau Si-O-Al formé de tétraèdres de silicates (SiO 4 ) et d'aluminates (AlO 4 ) liés en leurs sommets par partage d'atomes d'oxygène. Au sein de ce réseau, se trouve(nt) un ou plusieurs cation(s) compensateur(s) de charge également appelé(s) cation(s) de compensation qui permettent de compenser la charge négative du complexe AlO 4 - . Ledit ou lesdits cation(s) de compensation est(sont) avantageusement choisi(s) dans le groupe constitué par les métaux alcalins tels que le lithium (Li), le sodium (Na), le potassium (K), le rubidium (Rb) et le césium (Cs) ; les métaux alcalino-terreux tels que le magnésium (Mg), le calcium (Ca), le strontium (Sr) et le barium (Ba) ; et leurs mélanges.
Four pour mettre en œuvre un procédé endothermique L’invention appartient au domaine des fours utilisés dans des procédés endothermiques tels que le craquage de charges d’hydrocarbures réalisé dans des réacteurs à chauffages externes, en particulier des fours pour le reformage à la vapeur d’hydrocarbures, essentiellement de méthane. Le procédé de reformage à la vapeur d’hydrocarbures est connu sous son acronyme anglais SMR pour « steam methane reforming ».
Le procédé SMR est essentiellement basé sur la réaction de reformage du méthane qui en présence de vapeur d’eau conduit à un mélange comprenant principalement de l’hydrogène et du monoxyde de carbone. La réaction lente et endothermique requiert un catalyseur et un apport de chaleur additionnel. De manière générale, les performances du reformage sont limitées non par la cinétique des réactions mais par le transfert de chaleur.