L'installation pilote se compose d'un conteneur avec un bac de stockage et un centre d'énergie, ainsi que d'une charpente qui abrite les réacteurs de séchage et de torréfaction, l'accessoire d'extraction des solides et les condenseurs. Crédit :Fraunhofer-Gesellschaft
Les installations industrielles sont généralement situées loin des vastes régions forestières. Parce que le bois demande des efforts de transport, il ne voit qu'une utilisation limitée comme matière première dans l'industrie. Dans le projet SteamBio financé par l'UE, des chercheurs de l'Institut Fraunhofer d'ingénierie interfaciale et de biotechnologie IGB se sont associés à divers partenaires pour changer tout cela, développer une technique spéciale de séchage à la vapeur qui pourrait réduire considérablement les coûts de transport. Un autre avantage est que la technique fournit une matière première précieuse pour l'industrie chimique. La technique est déjà utilisée dans une installation pilote en Espagne. Du 11 au 15 juin, les visiteurs du salon ACHEMA de Francfort-sur-le-Main pourront voir par eux-mêmes une maquette de l'installation (Hall 9.2, stand D66).
L'utilisation du bois à l'échelle industrielle offre une excellente opportunité de remplacer le pétrole brut et le gaz naturel. Le défi consiste à trouver des moyens innovants de traiter la biomasse afin de permettre des produits et des processus de production durables.
Normalement, déchets forestiers, le bois faible et d'autres bois de qualité inférieure sont broyés en copeaux de bois, qui constituent une matière première importante pour l'industrie de transformation du bois. Ils sont également utilisés comme combustible dans les centrales thermiques et les systèmes de chauffage aux copeaux de bois. Cependant, le taux d'humidité élevé des copeaux de bois frais pose deux problèmes :c'est un poids important à transporter, et il est difficile de stocker la cargaison humide. S'il n'est pas protégé de la pluie, le matériau pourrit rapidement.
Fabriquer des copeaux de bois adaptés au transport
Dans le cadre du projet SteamBio financé par l'UE, chercheurs du Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB, avec dix autres partenaires du projet de quatre pays européens, a développé une nouvelle technique pour adapter les copeaux de bois pour le transport et le stockage. « Au lieu de transporter la biomasse sous forme de copeaux de bois, " explique Siegfried Egner, chef de service chez Fraunhofer IGB et coordinateur du projet SteamBio, « nous la torréfions :nous chauffons la biomasse dans une atmosphère de vapeur sans oxygène. La biomasse a trois composants principaux – la cellulose, lignine et hémicellulose – et ce processus élimine complètement l'hémicellulose. » Cela réduit considérablement le poids du matériau, améliore son pouvoir calorifique spécifique et nous permet de broyer facilement le matériau en une poudre hautement réactive.
La biomasse torréfiée est hydrofuge et possède des propriétés de combustion nettement améliorées, puisqu'il est composé uniquement d'hydrogène et de carbone. Il peut être transporté dans des conteneurs pour vrac ouverts, puisque la pluie perle à la surface sans pénétrer à l'intérieur. De plus, la biomasse torréfiée est nettement plus légère que la matière brute, ce qui réduit considérablement les coûts de transport.
Le partenaire du projet en Espagne étudie la torréfaction de divers substrats lignocellulosiques, y compris la taille (non traitée, droit torréfié). Crédit :Fraunhofer-Gesellschaft
Remplacer le charbon par de la biomasse
Les copeaux de bois torréfiés s'écrasent facilement entre deux doigts. Ils peuvent être compressés en pastilles ou broyés en poudre. Comme il a une plus grande surface, la poudre de biomasse possède une plus grande réactivité dans les utilisations matérielles que les gros morceaux. Dans les applications énergétiques, il peut également être mélangé à de la poussière de charbon et introduit dans le système de combustion des centrales électriques au charbon. Il est même possible de remplacer entièrement le charbon par de la biomasse tout en gardant le même système de combustion.
Produire des produits chimiques de manière durable
Les substances volatiles produites dans le processus de torréfaction sont précieuses. Ils peuvent être traités pour obtenir des produits chimiques qui servent de matière première pour une large gamme de produits industriels. Jusqu'à maintenant, ces produits chimiques de plate-forme ont été obtenus à partir de pétrole brut ou de gaz naturel ; maintenant, la torréfaction offre un moyen durable de les produire. « Dans le cas de nombreux matériaux de biomasse, les produits chimiques de la plate-forme génèrent tellement de bénéfices qu'ils financent l'ensemble du processus de torréfaction, " dit le Dr Antoine Dalibard, chef de groupe chez Fraunhofer IGB.
Séchage à la vapeur à plus de 200 degrés
Mais que se passe-t-il exactement pendant le processus de traitement thermique ? "La torréfaction en soi n'est pas une technique nouvelle, " explique Bruno Scherer, ingénieur de projet chez Fraunhofer IGB. "Dans le projet SteamBio, nous utilisons la technologie de séchage à la vapeur qui a été développée à l'IGB et que nous avons adaptée pour que ce procédé fonctionne à des températures comprises entre 200 et 250 degrés Celsius. torréfaction sont systématiquement retenus dans la chambre de traitement et deviennent eux-mêmes le milieu de traitement. "En d'autres termes, nous travaillons à la vapeur surchauffée, " dit Scherer.
Les températures élevées dessèchent la biomasse et entraînent la volatilité des composés organiques à bas point d'ébullition. Alors que la cellulose et la lignine restent à l'état solide, les substances volatiles passent en phase gazeuse. Les chercheurs utilisent des condenseurs spéciaux pour capturer ces substances gazeuses et les refroidir sélectivement, les récupérant ainsi sous forme liquide.
Une installation pilote a été construite, installé et exploité chez le partenaire du projet Heckmann Metall- und Maschinenbau GmbH, où il fonctionne 24 heures sur 24, 7 jours par semaine. Le bois de hêtre est utilisé comme biomasse. L'installation a ensuite été déplacée en Espagne en janvier 2018 pour poursuivre l'exploitation. Ici, les partenaires du projet torréfient le pin, bois de chêne et de hêtre, ainsi que les chutes de vigne et les déchets de la production d'huile d'olive. Des chercheurs de Fraunhofer IGB seront au salon ACHEMA 2018 à Francfort-sur-le-Main pour présenter une installation pilote modèle ainsi que des échantillons séchés et torréfiés; retrouvez-les sur le stand commun Fraunhofer dans le hall 9.2, Stand D66.
