INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Exemple 3 (comparatif) Comme l’exemple 1 comparatif, il utilise le protocole connu de liquéfaction. Le réacteur de liquéfaction est chargé avec une partie de la biomasse prétraitée, la totalité de l’eau, la solution basique NH 4 OH pour l’ajustement du pH à 5,3 puis la totalité des enzymes et des levures sont ajoutées, ce qui correspond au temps t0 de la liquéfaction. La température est maintenue à 33°C. La teneur en matière sèche dans ce mélange initial est de 14% poids. Le fed-batch de biomasse prétraitée est ensuite réalisé avec 12 ajouts de biomasse prétraitée pendant 6 heures : augmentation de 5% MS en 3 heures puis augmentation de 3% MS en 3 heures.
La teneur en matière sèche du milieu de liquéfaction est de 22% poids, la dose d’enzymes est de 8 mg d’enzymes/gMS, la quantité de levures est de 0,5 g/kg milieu.
La solution enzymatique a une concentration en protéines de 35 g/L et une masse volumique à 20°C de 1,02 g/cm3.
La teneur en matière sèche de la biomasse prétraitée est de 42% poids.
Le réacteur de liquéfaction est équipé d’un agitateur hélicoïdal permettant une bonne homogénéisation du milieu réactionnel et une gestion du couple et de la viscosité optimale.
Le milieu de liquéfaction est ensuite homogénéisé pendant 2 heures pour permettre la diminution du couple de l’agitateur, puis est transféré dans un réacteur de SSCF dans lequel la conversion de la cellulose et des hémicelluloses en sucres et la fermentation des sucres en éthanol se poursuivent. Le réacteur de SSCF est équipé d’un agitateur classique ; il s’agit par exemple d’un système d’agitation comportant 2 hélices à 3 pales type TT (mobile à écoulement axial) et une turbine de fond bipales droites (mobile à écoulement radial).
La durée de la liquéfaction (remplissage initial+ fed-batch de biomasse prétraitée + homogénéisation) est de 12 heures. La durée de la SSCF est de 132 heures (liquéfaction exclue).
Les paramètres opératoires suivis sont le couple de l’agitateur dans le réacteur de liquéfaction, les teneurs en éthanol, glucose et xylose dans le milieu (analyse par HPLC) au cours de la réaction de SSCF.
Les performances du procédé SSCF sont évaluées à partir des rendements suivants : - Le rendement en éthanol/MS, égal au ratio entre la quantité d’éthanol produite et la quantité totale de matière sèche introduite dans le réacteur de liquéfaction 1 - À partir de l’hydrolyse enzymatique totale sur un échantillon de fin de fermentation : les rendements d’hydrolyse de la cellulose et du xylane et le rendement de production d’éthanol, calculé par rapport au rendement de Pasteur (soit 94,7 % du rendement de Gay-Lussac). Pour rappel, le rendement dit Gay Lussac est égal au rendement théorique à partir de l’équation stœchiométrique C 6 H 12 O 6 (glucose) -> 2 C 2 H 5 OH (éthanol) + 2 CO 2 Ce qui donne 51,1 kg d’éthanol produit à partir de 100 kg de glucose. Pasteur a ensuite démontré qu’il y avait des co-produits associés à la production d’éthanol et CO 2 (notamment glycérol, acide succinique, alcools lourds, développement micro-organisme). Le rendement de Pasteur prend en compte ces pertes en sucres, soit 48,4 kg d’éthanol produit à partir de 100 kg de glucose. Le rendement de Pasteur correspond donc à 94,7% du rendement théorique. Les résultats sont indiqués dans le tableau 4 ci-dessous :
Teneur en glucose à t final Teneur en éthanol à t final Rendement EtOH/MS Rendement d’hydrolyse de la cellulose Rendement d’hydrolyse du xylane EtOH/ EtOH potentiel g/kg g/kg g/100g MS % pds % pds % pds SSCF A 1,15 56,0 25,4 81 90 79,7
Exemple 4 (selon l’invention) Comme l’exemple 2, il suit le protocole de liquéfaction selon l’invention décrit plus haut et illustré à la .
La durée de l’hydrolyse enzymatique (ou SSF ou SSCF) est comprise entre 10 heures et 170 heures, notamment entre 70 heures et 140 heures.
Selon une variante, seules les enzymes sont ajoutées dans le réacteur 1 de liquéfaction, pendant la phase A de remplissage initial et pendant la phase continue F, et les levures sont ajoutées dans le réacteur de SSF ou SSCF dès le début de la phase continue de la liquéfaction.
Naturellement, on peut aussi n’opérer qu’une hydrolyse enzymatique, sans levure, soit pour valoriser les sucres sans les transformer en alcool ou en les transformant différemment. On peut aussi opérer la fermentation des sucres séparément, dans un réacteur de fermentation dédié.
Par rapport à la liquéfaction selon le mode antérieur (exemple en ), la liquéfaction selon l’invention (exemple en ) apporte les avantages suivants :
- Augmentation de la productivité de la liquéfaction par un meilleur taux d’utilisation de chaque réacteur de liquéfaction. L’importance du gain dépend du temps d’opération de cette phase continue, mais aussi du débit qu’il est possible de traiter au cours de cette phase (selon le temps de séjour pour la biomasse prétraitée lors de la phase continue).
- Pour la même quantité de biomasse prétraitée à liquéfier, le nombre de réacteur de liquéfaction est donc réduit (ou bien pour le même nombre de réacteurs de liquéfaction, la quantité de biomasse liquéfiée est plus importante): le protocole de liquéfaction selon l’invention conduit donc à une réduction des investissements.
- La phase de nettoyage du réacteur de liquéfaction est réalisée après le transfert de plusieurs volumes de réacteurs, ce qui permet de diminuer la fréquence de nettoyage des réacteurs, donc de diminuer la consommation de produits chimiques, et d’augmenter la productivité par augmentation du temps de réaction.
- Les rendements de production d’éthanol et les rendements de conversion de la cellulose et hémicellulose en sucres sont maintenus les mêmes ou quasiment les mêmes.
Exemple 1 (comparatif) Il utilise le protocole décrit plus haut à l’aide de la .
Pour illustrer le gain sur le taux d’utilisation des réacteurs de liquéfaction, on va comparer deux chronogrammes : l’un pour une liquéfaction en fed-batch connue ( ), l’autre pour une liquéfaction en fed-batch avec une phase continue ( ).
La liquéfaction (+SSCF) est opérée avec une teneur en MS de 20% poids, la dose d’enzymes est de 8 mg d’enzymes/gMS, la quantité de levures est de 0,5 g/kg milieu.
Le débit linéarisé de substrat prétraité alimentant l’étape de liquéfaction est de 15,6 tMS/h. La teneur en matière sèche du substrat prétraité est de 38% poids.
Le tableau 1 ci-dessous détaille le chronogramme de la liquéfaction connue :
Opération Durée Remplissage Eau 1 h Remplissage initial biomasse prétraitée dans le réacteur de liquéfaction 2 h Ajout Biocatalyseurs 1 h Ajout de biomasse prétraitée en fed-batch dans le réacteur de liquéfaction 9 h Homogénéisation 2 h Transfert vers réacteur de SSCF 2 h Nettoyage 3 h Durée cycle total 20 h
4 réacteurs de liquéfaction de 435 m 3 (volume utile) sont donc nécessaires pour liquéfier la biomasse prétraitée avec un taux d’utilisation en opération de 45%. La biomasse liquéfiée est transférée dans 4 réacteurs de SSCF de 4 500 m 3 chacun, fonctionnant en batch.
Les durées des phases en SSCF sont indiquées dans le tableau 2 suivant :
- l’un des premier et deuxième bords périphériques s’étend autour de l’autre des premier et deuxième bords périphériques en une région de recouvrement ;
- l’une des première et deuxième parties est formée en un matériau configuré pour être transparent à un rayonnement laser, l’autre de la première et deuxième parties étant formée en un matériau configuré pour absorber le rayonnement laser, le premier bord périphérique et le deuxième bord périphérique et/ou le pilier et la deuxième partie étant solidarisés entre eux par soudage laser ;
- le premier bord périphérique et le deuxième bord périphérique et/ou le pilier et la deuxième partie sont solidarisés entre eux par soudage bord à bord, une feuille résistive étant disposée entre des bords adjacents soudés du premier bord périphérique et du deuxième bord périphérique et/ou du pilier et de la deuxième partie ;
- les bords adjacents soudés délimitent entre eux un plan de soudage bord à bord oblique, s’étendant obliquement relativement à une direction d’épaisseur du premier bord périphérique et du deuxième bord périphérique et/ou du pilier et de la deuxième partie soudés ;
- la deuxième partie comprend au moins un pilier traversant le volume intérieur, venu de matière avec la deuxième coque et étant allongé entre une extrémité proximale, connectée à la deuxième coque, et une extrémité distale, solidarisée à la première partie, une section transversale du pilier étant décroissante de son extrémité proximale à son extrémité distale ; et
- la première et la deuxième parties sont sensiblement de même forme.
L’invention concerne en outre un réservoir de gaz pressurisé comprenant une enveloppe telle que précitée, et un corps de réservoir disposé autour de l’enveloppe, une face interne du corps de réservoir étant apposée à une face externe de l’enveloppe.
L’invention concerne en outre un procédé de fabrication d’une enveloppe de contention d’un gaz pressurisé telle que précitée, comprenant les étapes suivantes :
- fourniture d’une première partie et d’une deuxième partie de l’enveloppe ;
- solidarisation du premier bord périphérique au deuxième bord périphérique et solidarisation du pilier de la première partie à la deuxième partie.
la est une vue en perspective partielle d’un réservoir comprenant une enveloppe selon l’invention ;
la est une vue en coupe transversale du réservoir de la selon un plan de coupe I-I ;
la est une vue en coupe transversale semblable à celle de la , dans laquelle le réservoir comprend une enveloppe selon une variante alternative à l’enveloppe du réservoir des figures 1 et 2 ;
la est une vue en perspective du réservoir des figures 1 et 2 dans son entièreté ; et
la est une vue en coupe selon le plan I-I d’un détail de la solidarisation entre deux partie d’une enveloppe selon un mode de réalisation alternatif aux variantes présentées sur les figures 1 à 4.
De préférence, le piston 8 est en contact direct avec le volume intérieur V i et avec le volume extérieur V e par l'extrémité de l'arbre 10. Ainsi, la différence de pression qui s'exerce sur le piston est bien la différence entre la pression à l'intérieur de l'enveloppe et la pression à l'extérieur de celle-ci. En variante, c'est lorsque la pression intérieure dépasse une valeur limite, qui permet de repousser le ressort 12, que le piston est déplacé dans sa position de fermeture.
Selon une réalisation préférée, le piston 8 ainsi que son arbre 10 ont une symétrie de révolution autour de l'axe AA’. Mais, comme déjà expliqué ci-dessus, d'autres formes peuvent être réalisés . Le piston se déplace en translation le long de cet axe AA’, dans cet exemple sous l'action du ressort 12 et/ou d'une pression ou d'une différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de la vanne ou de l'enveloppe 30. Si la vanne et le piston au clapet a une forme différente de la forme circulaire, le piston ou le clapet pourra néanmoins se déplacer en translation le long d’un axe AA’, de préférence sensiblement perpendiculaire à la paroi 30 dans laquelle la vanne peut être installée.
Selon un premier mode de fonctionnement, la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de la vanne ou de l'enveloppe, ou bien la pression à l'intérieur de l'enveloppe ou de la vanne, ne dépasse pas une valeur permettant de comprimer le ressort 12 : le piston reste en butée contre la pièce 14 et l'atmosphère peut alors circuler entre l'intérieur et l'extérieur de la vanne ou de l'enveloppe, via la membrane, le support de membrane et l'espace ménagé entre le piston 8 et le corps 1 (cet espace est visible en ). Par exemple, l'air circule avec un débit d’air compris entre 0,5 et 100 l/min/cm² sous une différence de pression de quelques dizaines de mbar, par exemple comprise entre 20 mbar et 40 mbar.
Selon un deuxième mode de fonctionnement, la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de la vanne ou de l'enveloppe dépasse la valeur limite, par exemple 50 mbar ou 70 mbar, ou plus généralement une pression limite par exemple comprise entre 40 mbar ou 50 mbar et 100 mbar, qui permet de comprimer le ressort 12, ou bien la pression de l'atmosphère intérieure de l'enveloppe ou de la vanne dépasse une valeur qui permet elle aussi de comprimer le ressort 12. Le piston est alors plaqué contre un bord intérieur, ou une lèvre, 16 du corps 1, arrêtant ainsi la circulation de l'atmosphère entre l'extérieur et l'intérieur de la vanne ou de l'enveloppe. Ainsi, la membrane est protégée contre la surpression interne à la vanne ou à l'enveloppe. Une telle situation de surpression peut se produire par exemple dans le cas de relargage de gaz ou d’un emballement thermique (par exemple dû à une augmentation de température rapide et à un volume additionnel de gaz de combustion entrainant la surpression). Les gaz en surpression, par exemple issus d'une combustion de cellules, peuvent éventuellement s’échapper par d’autres orifices ou clapets de surpression dédiés.
Les figures 3A et 3B représentent une variante d'une vanne selon l'invention. Sur ces figures, des références numériques identiques à celles des figures 1 et 2 y désignent des éléments identiques ou correspondants. La différence par rapport aux figures précédentes réside dans la pièce 24 qui forme butée pour limiter la course du piston : cette pièce est ici située à l'extrémité de l'arbre 10 et vient s'appliquer contre la membrane lorsque la pression extérieure est supérieure à la pression intérieure à l'enveloppe ( ) ; l’air ou l’atmosphère peut alors circuler entre l'extérieur et l'intérieur de l'enveloppe. Lorsque la pression à l'intérieur de l'enveloppe, ou la différence de pression entre cette pression intérieure et la pression extérieure, est telle que le piston comprime le ressort 12, le piston 8 vient en appui contre la paroi du corps 1, fermant ainsi toute possibilité d'échange d’air ou d’atmosphère entre le volume extérieur V e et le volume intérieur V i de l'enveloppe ( ).
Les figures 4A et 4B représentent des variantes d'une vanne selon l'invention. La vanne est munie d’un organe 92 qui, en coopération avec un actionneur 90, par exemple un moteur électrique, permet, par l'intermédiaire d'un organe 91 de transmission, d'entraîner le piston 8 dans un sens ou dans l'autre le long de l'axe AA’. Ainsi, le piston peut être entraîné dans sa position de fermeture ou, au contraire, dans sa position d'ouverture. L'organe 92 est mécaniquement lié au clapet ; par exemple, il pénètre dans l'arbre ou la tige 10. Cet organe comporte par exemple une tige ou une barre dont une partie est garnie de crans ou de dents, formant ainsi une crémaillère, laquelle peut être entraînée en mouvement par l'organe 91, qui comporte par exemple une roue dentée. L'actionneur 90 peut commander l'organe 91 sous l'action d'une information relative d'une part à la pression Pe, et/ou la température Te, extérieure à la vanne (ou extérieure à l'enveloppe 30 qui est munie de cette vanne), et d'une information relative à la pression Pi, et/ou la température Ti, intérieure à la vanne (ou intérieure à l'enveloppe 30 qui est munie de cette vanne). Par exemple, si les moyens 90, 91 d'entraînement de l'organe 92 sont situés à l'extérieur de la vanne (cas de la ), l'actionneur 90 reçoit une information relative à la pression, et/ou la température, intérieure à partir d'un capteur de pression 93 (et/ou un capteur 93’ de température), qui peut être disposé à l'intérieur de la vanne ou de l'enveloppe, la pression et/ou la température extérieure étant mesurée directement à l'aide d'un capteur qui peut par exemple être compris dans l'actionneur 90. Si les moyens 90, 91 d'entraînement de l'organe 92 sont situés à l'extérieur de la vanne (cas de la ), l'actionneur 90 reçoit une information relative à la pression et/ou la température extérieure à partir d'un capteur de pression 95 (et/ou un capteur 95’ de température), qui peut être disposé à l’extérieur de la vanne de l'enveloppe, la pression et/ou la température intérieure étant mesurée directement à l'aide d'un capteur qui peut par exemple être compris dans l'actionneur 90.
La représente une autre variante d'une vanne selon l'invention. L'organe actionnement 90 comporte ici une ou des bobines 97 qui interagissent avec une extrémité de l'arbre ou de la tige 10 du piston. Cet arbre ou cette tige comporte une partie (arbre ou tige) 10’ qui se prolonge au-delà du support de membrane 14 et de la membrane et qui est au moins en partie aimantée. Ainsi, en fonction de l'activation de la ou des bobines 97 par un courant électrique, le champ magnétique produit par celle(s)-ci va interagir avec l'extrémité 10’ de l'axe 10 pour déplacer celui-ci selon l'axe AA’, dans un sens ou dans un autre en vue d'ouvrir ou de fermer la vanne de respiration. Comme décrit précédemment, l'actionneur 90 peut recevoir une information relative à la pression et/ou la température intérieure à partir d'un capteur de pression 93 (et/ou d'un capteur de température), qui peut être disposé à l'intérieur de la vanne ou de l'enveloppe, la pression et/ou la température extérieure étant mesurée directement à l'aide d'un capteur qui peut par exemple être compris dans l'actionneur 90.
En variante, représentée en , le même type d'entraînement, par des moyens magnétiques, peut être mis en œuvre du côté intérieur de la vanne, avec éventuellement le(s) capteur(s) de pression et/ou de température disposé(s) de manière correspondante, par exemple de la manière expliquée ci-dessus en lien avec la . Dans cette variante, l’actionneur comporte au moins une ou plusieurs bobine(s) 97 (formant stator) et au moins une partie aimantée (fixée au clapet, par exemple sur la partie 10’ de l’axe du piston) qui permettent la fermeture ou l’ouverture et même une certaine ouverture proportionnelle du système.
Dans ces divers modes de réalisation avec actionneur :
- l'actionneur 90 peut comporter, ou être relié à, un circuit, par exemple un circuit électrique ou électronique, comportant par exemple au moins un comparateur, qui va comparer les deux informations relatives aux pressions, et/ou aux températures, intérieure Pi et/ou Ti et extérieure Pe et/ou Ti, ou une information basée sur, ou calculée à partir de, l'un et/ou l'autre de ces paramètres, par exemple l'évolution temporelle de l'un et/ou l'autre de ces paramètres, et, en conséquence, déclencher, ou pas, l’actionnement de l'organe 92 (figures 4A, 4B) ou des moyens magnétiques 97 (figures 4C, 4D); en variante, l’actionneur ou le circuit peut être prévu ou programmé pour déclencher, ou pas, l'actionnement de l'organe 92, 10’ en fonction d’une mesure d'une pression /de température à l'intérieur de la vanne ou de l'enveloppe qu'il comporte. Dans tous les cas, ce circuit peut être un circuit programmé et/ou adapté à cette opération ou fonction ;
- et/ou l'actionneur 90 peut permettre une ouverture intermédiaire entre la position complètement fermée du clapet et sa position complètement ouverte ;
- et/ou la vanne peut être pilotée grâce à un signal électrique envoyé dans l’actionneur, signal qui peut par exemple être issu d’un contrôleur ou d'un circuit externe ou situé dans la vanne, qui peut recevoir d’un ou plusieurs capteur(s) une information de pression et/ou de température intérieure et/ou extérieure et/ou une information de tension fournie par, ou aux bornes de, un dispositif de stockage d’énergie, et/ou une autre information entraînant la fermeture ou l’ouverture de la vanne ;
- et/ou la vanne n'a plus besoin d'être munie du ressort 12 ni de la butée ou pièce d'arrêt 14, 24, le mouvement du clapet étant contrôlé par les moyens 90 ; par exemple, le ressort 12 est représenté en ou 4D, mais pourrait être supprimé.
Dans ces modes de réalisation, la vanne peut donc comporter un actionneur 90 configuré pour déplacer le clapet pour ouvrir ou fermer l'échange d'atmosphère via la vanne. L'actionneur peut par exemple être un moteur électrique, un actionneur piezo ou de type magnétique ou électromagnétique, par exemple un aimant électrique, agissant sur le clapet. Ainsi, l'actionneur peut déplacer le clapet entre la position d'ouverture et la position de fermeture. L'actionneur peut être configuré pour forcer le clapet dans une position de fermeture et/ou forcer le clapet dans une position d'ouverture et/ou n’exercer aucune force sur le clapet.
La représente une enveloppe 30 dispositif de stockage d'énergie sous forme électrochimique, par exemple comportant une pluralité de bloc-batterie 110. Cette enveloppe 30 est munie d'une vanne 100 selon l'invention et d'un clapet ou d'une vanne de décharge ou d'évacuation 17 en cas de surpression et/ou d'échauffement interne : les gaz en surpression et/ou en surchauffe dans l'enveloppe s'échappent par cette vanne 17, tandis que la membrane de la vanne 100 est protégée comme expliqué ci-dessus.
Une vanne selon l'invention peut être appliquée à un système modulable de stockage d'énergie tel qu'illustré par exemple en ou en .
- au moins un pilier, traversant le volume intérieur et connectant la première et la deuxième coques.
L’utilisation d’un bandeau solidarisant la première et la deuxième partie ainsi que de piliers connectant ces parties permet un assemblage particulièrement peu complexe d’une enveloppe pouvant accueillir des éléments de renfort afin d’obtenir un réservoir dont la robustesse est améliorée.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, l’enveloppe de contention comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible :
- le bandeau s’étend au moins partiellement sur une face intérieure de la première coque et/ou de la deuxième coque ;
- le bandeau comprend une portion en saille selon une orientation dirigée à l’écart du volume intérieur, la portion en saillie s’étendant au moins partiellement entre le premier et le deuxième bords périphériques ;
- le pilier est creux, le pilier comprenant une paroi de pilier délimitant une cavité de pilier, le pilier comprenant une ouverture sur la cavité en chacune de ses extrémités, la première coque comprenant un orifice disposé en regard de l’une des ouvertures et la deuxième coque comprenant un orifice disposé en regard de l’autre des ouvertures ;
- la cavité de pilier présente en chacune de ses extrémités un élargissement vers chacune des ouvertures ;
- le pilier comprend une première extrémité évasée connectée à la première coque et une deuxième extrémité évasée connectée à la deuxième coque, la section extérieure de la première extrémité évasée s’élargissant vers la première coque et la section extérieure de la deuxième extrémité évasée s’élargissant vers la deuxième coque ;
- la première et la deuxième partie sont réalisées en un matériau configuré pour être transparent à un rayonnement laser, le pilier et le bandeau étant réalisés en un matériau configuré pour absorber le rayonnement laser, le bandeau et le pilier étant soudés à la première partie et à la deuxième partie par soudage laser ; et
- le bandeau et le pilier sont solidarisés à la première partie et à la deuxième partie par soudage bord à bord, une feuille résistive étant disposée entre des bords adjacents du bandeau et de la première ou la deuxième partie et/ou entre des bords adjacents du pilier et de la première ou de la deuxième partie.
L’invention concerne en outre un réservoir de gaz pressurisé comprenant une enveloppe telle que précitée, et un corps de réservoir disposé autour de l’enveloppe, une face interne du corps de réservoir étant apposé à une face externe de l’enveloppe.
- fourniture d’une première partie, d’une deuxième partie, d’un pilier, et d’un bandeau;
- solidarisation du pilier à la première et à la deuxième parties et solidarisation du bandeau à la première et à la deuxième parties.
la est une vue en perspective partielle d’un réservoir comprenant une enveloppe selon l’invention, lors de la fabrication du réservoir ;
L’organe de préhension 7 et la tête de piston 310 rigide peuvent être monobloc. Selon une alternative, l’organe de préhension 7 peut être monté sur la tête de piston 310 par une liaison encastrement ou par un emboîtage élastique.