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Article | Biomasse


​Valorisation énergétique des bioressources : de la création de vecteurs énergétiques jusqu’aux molécules d’intérêt

Pour les biomasses lignocellulosiques et les déchets carbonés

Publié le 12 décembre 2016

Dès les années 2000, le Liten s’est intéressé à la valorisation de la biomasse lignocellulosique (dont le taux d’humidité est inférieur à 50 %) pour fabriquer du biocarburant par gazéification. En 2010, l’activité a pris une nouvelle orientation en réponse au coût élevé du bois, à la demande sociétale pour des procédés alternatifs de traitement des déchets et à l’évolution de la réglementation associée. Ainsi, le Liten a développé une nouvelle compétence sur les procédés de traitement des déchets (polymères, boues de STEP, Combustibles Solides de Récupération, bois B, pneus usagés), alternatifs à l’incinération ou à l’enfouissement.


L’approche du Liten sur cette thématique est multiple :

  •    Il propose le dimensionnement et le développement de procédés de gazéification adaptés aux caractéristiques et volumes des ressources lignocellulosiques (< 50% d’humidité), depuis le séchage et le broyage jusqu’à la fourniture du syngaz aux spécifications.
  •    Il propose le dimensionnement et le développement de procédés spécifiques pour la valorisation énergétique ou matière de la matière organique humide (« bioressources humides »)
  •   Il propose le développement de procédés adaptés aux ressources de type déchets. Les procédés mis au point sont en adéquation avec les caractéristiques  du déchet concerné, qui diffèrent de celles des ressources lignocellulosiques, et tiennent compte de la taille des gisements et de l’aspect technico-économique.


Notre expertise des procédés de pyrogazéification  (voie thermochimique) concerne toutes les étapes de traitement de la ressource. Le point de départ est la collecte des diverses bioressources. Celles-ci sont ensuite prétraitées pour être concentrées par séchage, broyage et torréfaction, avant d’être gazéifiées dans des réacteurs à haute température (800 à 1 500 °C, possibilité de mise sous pression pour travailler en fort débit). Les rendements énergétiques de cette gazéification sont optimisés. Le syngaz qui est produit, mélange d’hydrogène et de monoxyde de carbone, présente plusieurs atouts : c’est un combustible et un bon précurseur pour réaliser des réactions chimiques pour la fabrication de carburants, de gaz naturel, ou de molécules chimiques d’intérêt. Sa mise aux spécifications est faite en fonction des applications avales. Il est nettoyé en sortie de réacteur, pour être débarrassé des polluants contenus dans la ressource de départ, non éliminés par gazéification, avant d’être transformé en gaz ou biocarburant liquide.


Le Liten travaille sur trois familles de gazéifieurs, adaptés à des ressources de granulométrie de plus en plus fine :

  • Le lit fixe : une technologie robuste pour des petites puissances jusqu’à 5 MW. Il vise la cogénération ou le remplacement du gaz naturel dans des procédés industriels
  • Le lit fluidisé : pour des puissances de 10 à 100 MW
  • Le réacteur à flux entraîné, pour des granulométries inférieures à 800 microns, et des puissances supérieures à 100 MW.

La qualité du syngaz produit (son pouvoir calorifique et sa pureté), les débits et les CAPEX sont croissants du lit fixe au réacteur à flux entraîné.

Les deux premiers réacteurs sont d’ores et déjà utilisés dans des projets industriels. Un réacteur à flux entraîné sera mis en service fin 2015 sur la plateforme Genepi.

Le Liten travaille également sur la pyrolyse de la bioressource pour produire des biohuiles combustibles.

Fort de son expertise, le Liten est sollicité par des acteurs en possession de ressources à valoriser (bois, biomasses lignocellulosiques, pneus usagés, polymères, boues de stations d’épuration…) et des équipementiers (de fours de torréfaction, de réacteurs pour la gazéification) souhaitant développer ces procédés. Il cherche à établir des partenariats avec des utilisateurs finaux pour poursuivre le développement de ces procédés  en intégrant les attentes de tous les acteurs de la filière.

AVANTAGES

Des procédés d’avenir pour maîtriser la valorisation des déchets localement

  • Ces procédés se présentent comme une alternative environnementale et économique intéressante, dans un contexte où le rapport aux déchets évolue et où la demande sociétale pour la production et l’utilisation locale de vecteurs énergétiques augmente.
  • Ils répondent aux préoccupations des territoires d’être de plus en plus autonomes sur le plan énergétique par rapport au nucléaire, au gaz et à l’électricité.
  • Les solutions préconisées ne sont pas toujours en concurrence avec des procédés existants, et préparent l’avenir (cas des biocarburants) tout en permettant de mieux valoriser les déchets.
  • Sur des applications de cogénération, les rendements énergétiques sont meilleurs qu’en combustion.

PROJETS

  • Le Liten est impliqué dans deux grands projets français de plateformes de démonstration de la fabrication de biocarburants :
. Gaya : initié en 2012, ce projet collaboratif associe 11 partenaires dont Engie (ex-GDF-Suez) pour synthétiser du biométhane à partir d’un mélange de bioressources.
. Biofuel : mis en place en 2010, soutenu par l’ADEME et associant l’IFPEN et Total, il porte sur le développement d’une chaîne de production de biocarburants de 2e génération, de type gazole et kérosène.

  • ​Les équipes sont également parties prenantes de plusieurs partenariats industriels dans le cadre de la valorisation des bioressources : 
. Co-développement avec la société CMI d’un procédé de torréfaction de biomasses dans un four à plateaux
. Développement pour l’entreprise Valonéo d'un procédé de gazéification de déchets à fort taux de cendres (boues de stations d'épuration, refus de tri, etc.) pour des petites unités décentralisées
. Développement avec les sociétés Leroux & Lotz (équipementier disposant d’une technologie à lit fluidisé) et Sibuet Environnement (fournisseur de bioressources) d’un procédé de gazéification de combustibles solides de récupération (mélange de bois, papier, carton, textile et plastique) à haut Pouvoir Calorifique Inférieur (PCI). Ce projet est soutenu par BPI dans le cadre du FUI.
. Au sein du projet TREC (Tyre Recycling), le Liten est associé à Michelin pour le développement d’un procédé de gazéification de pneus usagés. Ce projet bénéficie du soutien de l’ADEME.
Le Liten est par ailleurs impliqué dans le projet européen Mobile Flip qui vise à développer des systèmes mobiles de prétraitement des bioressources (torréfaction, pyrolyse, carbonisation hydrothermale…) pour préparer les ressources localement. La biomasse torréfiée, devenue hydrophobe et densifiée énergétiquement, est plus facile à stocker et transporter.

REPERES

  •   40 chercheurs
  •  une trentaine de brevets
  • 65 publications, dont : Nocquet, T., Dupont, C. , Commandre, J.-M., Grateau, M., Thiery, S., Salvador, S. Volatile species release during torrefaction of biomass and its macromolecular constituents: Part 2 Modeling study, Energy 72 (2014), pp. 188-194
Delrue, F., Setier, P.-A., Sahut, C., Cournac, L., Roubaud, A., Peltier, G., Froment, A.-K. “An economic, sustainability, and energetic model of biodiesel production from microalgae”, Bioresource technology 111(2012), pp. 191-200  

Froment K., Defoort F., Bertrand C., Seiler J.M., Berjonneau J.,  Poirier J. Thermodynamic equilibrium calculations of the volatilization and condensation of inorganics during wood gasification, FUEL Volume 107, May 2013, Pages 269-281

Haarlemmer, G., Boissonnet, G., Imbach, J., Setier, P.-A., Peduzzi, E.  « Second generation BtL type biofuels – a production cost analysis », Energy & Environmental Science, Energy Environ. Sci., 2012, 5, 8445

Gauthier, G., Melkior, T., Grateau, M., Thiery, S., Salvador, S. “Pyrolysis of centimetre-scale wood particles: New experimental developments and results”, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 104 (2013), pp. 521-530


Pour en savoir plus

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Logo BioTFuel.jpg  Pour en savoir plus sur le lancement du démonstrateur BioTfuel de production de biodiesel 2ieme génération,  cliquez ici

 


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