Axe 04
Physique des matériaux pour la biomasse et la combustion
Cinétique de pyrolyse et de gazéification des résidus de cacao et de palmier, transferts thermiques en lit fixe, catalyseurs.
Contexte
Les filières cacao et palmier à huile produisent chaque année des volumes considérables de cabosses, de coques et de rafles, aujourd'hui brûlées à l'air libre ou laissées à la décomposition. Leur contenu énergétique est réel ; leur physique de conversion est mal connue.
Les modèles cinétiques disponibles ont été établis sur des biomasses tempérées : bois, paille, résidus céréaliers. Les résidus tropicaux, plus riches en lignine et en potassium et beaucoup plus humides, s'en écartent suffisamment pour que l'extrapolation soit fausse.
Questions ouvertes
Ce que la littérature ne tranche pas
Cinétique de pyrolyse des coques de palmiste et des cabosses de cacao : les modèles à réactions parallèles indépendantes décrivent-ils correctement la dévolatilisation, et pourquoi les énergies d'activation apparentes dérivent-elles avec la vitesse de chauffe ?
En lit fixe, quel est le régime limitant (conduction intraparticulaire, convection dans le lit, cinétique chimique) selon la granulométrie et l'humidité initiale ?
Physique de la formation et du craquage des goudrons en gazéification : quels catalyseurs à base d'oxydes de fer ou de charbon actif produits localement sont efficaces, et par quel mécanisme ?
Cendres riches en potassium : peut-on prédire le point de fusion et le seuil d'agglomération à partir de la seule composition élémentaire ?
Comment décrire thermodynamiquement les mélanges gazeux hors équilibre en aval d'un gazéifieur à lit fixe, et quelle est la validité de l'hypothèse d'équilibre local ?
Faisabilité
Une thermobalance, un four tubulaire et une chromatographie en phase gazeuse constituent l'essentiel du dispositif. Le gisement de résidus se trouve à proximité des sites d'étude.
Méthodes et moyens
- Analyse thermogravimétrique et calorimétrie différentielle sous atmosphère contrôlée
- Réacteur tubulaire de pyrolyse et de gazéification instrumenté en température
- Chromatographie en phase gazeuse des gaz de synthèse et des goudrons
- Identification de modèles cinétiques par méthodes iso-conversionnelles et ajustement bayésien
- Simulation des transferts couplés chaleur–matière en milieu poreux
Débouché visé
Des données cinétiques et thermophysiques de référence pour les résidus de cacao et de palmier, et le dimensionnement de gazéifieurs réellement adaptés à ces biomasses.
Chaîne de production simulée
Unité de pyrolyse, de gazéification et de briquetageDe la collecte saisonnière des résidus au gaz épuré alimentant un moteur ou une chaudière.Axes liés
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