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LA PYROLYSE
La pyrolyse est une réaction chimique de décomposition de matières organiques sous l’action de la chaleur et sans autres réactifs, en l’absence d’oxygène ou en atmosphère pauvre en oxygène.
Cette transformation, distincte de la combustion qui fait intervenir un comburant comme l’oxygène, crée de nouveaux produits suite à un réarrangement atomique ou moléculaire.
Elle permet d'obtenir :
• un solide carboné,
• une huile
• et un gaz.
PRINCIPE
Elle commence à une température relativement basse (à partir de 200 ° C) et continue jusqu'à 1000 ° C. Selon la température, la proportion des trois composés résultants est différente.
Cette réaction peut être utilisée pour convertir la biomasse en sources d'énergie plus facilement exploitables et pour produire un amendement du sol.
Le principal avantage de cette technique est que ces produits sont hautement recyclables. L'association, par exemple, de la pyrolyse dans un four rotatif et de la gazéification, fournit un mélange de gaz de synthèse de CO et de H2 pouvant être utilisé comme matière première dans une large gamme de synthèses chimiques organiques.
D'autres gaz résultant de la pyrolyse peuvent être utilisés comme carburant pour chauffer le système ou pour produire de la vapeur pour la production d'électricité.
Les déchets huileux sont récupérables en produits de raffinage de haute qualité par hydrogénation. Le coke est le principal déchet solide.
Les produits de la pyrolyse
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Le char ou biochar : Utilisé comme combustible (30 GJ/T), amendement pour le sol, fertilisant, hydro-rétenteur...
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L'huile de pyrolyse : Peut être utilisé comme fuel liquide ou en intermédiaire pour l’extraction de molécules biosourcées
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Le Syngaz : Utilisé pour produire de la chaleur utile au séchage ou converti en électricité
Le Biochar
Le mot Biochar est un néologisme anglais, composé du préfixe bio et du mot charcoal, qui signifie charbon de bois. Il faut le traduire par : charbon à usage agricole. Le mot anglais Biochar est parfois traduit par le mot Biocharbon ce qui ne convient pas vraiment (quasiment tous les charbons, y compris ceux fossiles, ont une origine biologique).
Ses utilisations :
Amendement destiné à restaurer ou améliorer les sols. Le biochar est étudié et recommandé par un nombre croissant d'auteurs pour améliorer et stabiliser les sols tropicaux, naturellement acides et pauvres, donc fragiles, qui ont été fortement dégradés par l'agriculture et/ou la déforestation, et sont actuellement érodés ou menacés par l'érosion.
Fixation du carbone dans les sols : le biochar, en tant que produit riche en carbone, stable et durable, a aussi une fonction de puits de carbone, ce qui explique qu'il suscite un intérêt croissant dans le contexte des préoccupations concernant le réchauffement climatique d'origine humaine. Il pourrait être une des solutions immédiates à l'impact globalement négatif des activités agricoles.
Substitut à d'autres usages du charbon de bois ou charbon de bois activé : par exemple, l'introduction de biochar dans un sol améliore la qualité de l'eau qui y circule (il joue le rôle de filtre), et pourrait ainsi accroître la productivité des cours d'eau et des zones humides.
Diminution de la bioaccumulation de métaux lourds dans les plantes : le biochar a récemment été étudié en vu d'évaluer sa capacité à fixer des contaminants dans le sol, afin d'éviter la contamination des chaines trophiques. Les résultats sont encourageants.
L'huile de pyrolyse
L'huile de pyrolyse est un biocarburant avancé qui est similaire au pétrole brut. Il peut être brûlé directement pour produire de la chaleur et de l’énergie, ou raffiné pour produire du carburant de transport, comme de l’essence, du diesel et du carburéacteur.
Les gaz bruts issus de la pyrolyse sont condensés en huile. Les gaz non condensables, comme le monoxyde de carbone, peuvent être recyclés pour alimenter le réacteur de pyrolyse.
L'huile de pyrolyse est extraite et peut être brûlée comme carburant pour les chaudières et les fournaises ou raffinée en molécules ayant la taille souhaitée pour servir de carburant de transport à d’autres installations.
"L'huile de pyrolyse constitue une excellente alternative au fuel lourd. Elle peut être utilisée dans des chaudières à mazout existantes moyennant des adaptations minimes, ce qui constitue un sérieux incitant, pour les producteurs de chaleur, à se tourner vers des combustibles plus propres."
M. Joaquín Almunia,
Vice-président de la Commission chargé de la politique de concurrence à la Commission Européenne
Le Syngaz
Le gaz de synthèse ou syngas, autrefois (au début du XXe siècle) nommé "gaz manufacturé " puis "gaz de ville" est un mélange gazeux combustible produit par pyrolyse.
Il est issu d'une réaction chimique complexe. Cette réaction est caractérisée par une première étape de gazéification par pyrolyse d'une matière organique (bois ou charbon par exemple), en présence d’un agent oxydant volontairement introduit en quantité insuffisante, assez pour qu'il y ait combustion, mais trop peu pour qu'elle soit complète.
Cette réaction produit « un gaz formé d’un mélange de gaz condensables et incondensables et un char, sorte de charbon de bois résiduel » ; le Gaz de synthèse commercialisé est produit par une seconde phase de décomposition thermique qui est celle d'une partie du « char »).
Le gaz de synthèse contient principalement de la vapeur d'eau, de l'hydrogène, du méthane, du monoxyde de carbone et un peu de dioxyde de carbone,
Autrefois utilisé comme carburant gazeux, il est surtout aujourd'hui transformé en carburant liquide pour des moteurs à combustion interne.
Une fois épuré, il peut être utilisé en cogénération ou tri-génération pour produire du mouvement, de la chaleur et/ou de l'électricité.
Dans le système "Plastic to Fuel", le syngaz pourra, par exemple, servir au fonctionnement du sécheur, ou alimenter une turbine pour produire de l'électricité.