Etude de la pyrolyse de composés lignocellulosiques et modélisation de ce processus

Study of the pyrolysis of lignocellulosic compounds and mathematical model of this processus

• Auteur / Autrice : Alexandre Préau
• Direction : Jean Léon Houzelot, Dominique Petitjean
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et des produits
• Date : Soutenance le 07/02/2007
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de science et génie des surfaces (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Denis Ablitzer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Léon Houzelot, Dominique Petitjean, Denis Ablitzer, René Gruber, Ange Nzihou, François Hanrot
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : René Gruber, Ange Nzihou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Réactions chimiques

Biomasse -- Conversion

Pyrolyse

Lignocellulose

Mots clés libres

Pyrolyse

Biomasse

Lignine

Cellulose

Modélisation

Résumé

L’étude de la pyrolyse de composés lignocellulosiques s’avère importante pour une meilleure compréhension des procédés de conversion thermochimiques de la biomasse. L’étude expérimentale de la pyrolyse de cellulose révèle que le rendement en résidu solide carboné dépend aussi bien des paramètres opératoires utilisés que des caractéristiques géométriques de l’échantillon. Ces résultats expérimentaux sont élargis à des matériaux naturels, et notamment la lignine et l’hémicellulose. Cette étude est complétée en identifiant les phénomènes thermiques intervenant lors de ce processus par analyse thermique différentielle des constituants de la biomasse. L’ensemble de ces résultats permet d’effectuer une modélisation de ce processus prédisant le profil de température ainsi que la conversion de la réaction de pyrolyse d’un échantillon cylindrique de bois naturel (hêtre, chêne). Enfin, un exemple de valorisation du matériau pyrolysé, à savoir la production de charbons actifs est présentée.

A study of pyrolysis of lignocellulosic materials is of crucial interest in a better understanding of the thermochemical conversion process of biomass. Experimental study of the pyrolysis of cellulose reveals that the yield of the carbon solid residue depends as well as operating conditions than the geometric characteristics of the sample. These results have been widened to natural materials, such as lignin and hemicellulose. This study has been completed by identifying the different thermal phenomenas occurring during this process by differential thermal analysis of the main components of biomass. All these results allow us to carry out a mathematical model of the process predicting the temperature profile and the conversion of the pyrolysis of a cylindrical wood sample. Finally, a valorisation’s example of the pyrolysed material, in the form of the production of activated carbons is presented.