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EnglishRÉSUMÉ
La valorisation de la biomasse est au cœur des interrogations sur les ressources énergétiques au cours du xxie siècle. Pour les biomasses humides, un procédé intéressant de valorisation est la gazéification en eau supercritique, qui permet la production d'un gaz énergétique très intéressant de par son origine non fossile. La gazéification en eau supercritique s'adresse plus particulièrement à des biomasses très humides. L'influence des conditions opératoires principales sur la nature et les rendements de conversion de ce procédé sont détaillés et les pilotes de laboratoire les plus importants sont présentés.
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Olivier BOUTIN : Ingénieur École nationale supérieure des Industries chimiques, Docteur en Génie des procédés - Ingénieur-chercheur au Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA Marcoule)
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Jean-Christophe RUIZ : Ingénieur-chercheur au Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA Marcoule) - Responsable du projet Eau supercritique au sein du laboratoire des Procédés supercritiques et de Décontamination.
INTRODUCTION
La valorisation de la biomasse est au cœur des interrogations sur les ressources énergétiques au cours du xxi e siècle. Elle en est un des enjeux majeurs. Le terme biomasse regroupe des significations très diverses, depuis une biomasse noble destinée à l'alimentation, comme les céréales, jusqu'à des biomasses assimilables à des déchets comme les vinasses issues de la fabrication de betterave ou les boues biologiques de station d'épuration. Dans le cas des biomasses humides un procédé de valorisation d'intérêt est la gazéification en eau supercritique. Ce procédé permet d'éviter une étape de séchage et, moyennant des conditions de pression et de température adéquates, la production d'un gaz énergétique pouvant contenir de l'hydrogène, du méthane, du monoxyde de carbone et/ou des hydrocarbures légers. L'intérêt suscité par ce procédé est donc à situer dans la problématique globale de l'accès à une énergie d'origine non fossile ainsi que dans la problématique des gaz à effet de serre, l'utilisation de biomasse s'insérant dans un cycle court du carbone. La gazéification en eau supercritique s'adresse plus particulièrement à des biomasses très humides (plus de 70 % d'humidité) qu'il n'est donc pas nécessaire de sécher au préalable. Les températures de réaction sont relativement basses (maximum de 700 °C), comparées aux procédés de gazéification en voie classique ou sèche (typiquement 900 °C). Cela limite la production de gaz polluants, type dioxines ou NOx. De même, le milieu aqueux de solvatation permet de limiter la formation de solides et de goudrons. Les gaz visés sont l'hydrogène principalement, mais également un mélange hydrogène et monoxyde de carbone (mélange pour la synthèse Fisher Tropsch), ou la production de méthane. L'influence des conditions opératoires principales sur la nature et les rendements de conversion sera détaillée dans cet article (pression, température, concentration initiale de la biomasse, présence ou non de catalyseurs). Le développement industriel de ce procédé n'étant pas réalisé à ce jour, les pilotes de laboratoire les plus importants (jusqu'à 100 kg.h-1) seront présentés.
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1. Procédés de valorisation thermochimique de la biomasse
La valorisation thermochimique de la biomasse consiste à porter à de hautes températures une biomasse dans une atmosphère non oxydante (ou en sous stœchiométrie dans le cas d'une oxydation partielle). Schématiquement, trois types de procédé de valorisation thermochimique de la biomasse sont développés à des pressions proches de l'ambiante. Pour un chauffage lent, une pyrolyse lente est obtenue, qui conduit principalement à la formation de charbon. Pour des vitesses de chauffage plus rapides, une pyrolyse rapide est effectuée, qui conduit principalement à la formation d'une biohuile [G1455] [BE8535]. Notons que dans tous les cas, trois phases sont obtenues (solide, liquide et gaz), les phases solide et liquide étant minoritaires. La pyrolyse est faite en atmosphère inerte, azote par exemple. Pour des températures plus élevées, au-delà de 1 000 °C parfois, la dégradation se poursuit jusqu'à l'obtention de gaz. Ce procédé est une gazéification, qui peut se faire en présence d'un gaz oxydant doux comme le dioxyde de carbone ou la vapeur d'eau [BE8565] [BE8535] ...
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BIBLIOGRAPHIE
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
1 Organismes – Fédérations – Associations
Association Innovation Fluides Supercritiques IFS
http://wikini.supercriticalfluid.org
Association International Society for Advancement of Supercritical Fluids ISASF
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