Contribution à l’étude de la valorisation énergétique des résidus graisseux et de leur combustion dans les moteurs à combustion interne

Contribution on the study of the energetic valorization of fat wastes and their combustion in internal combustion engines

• Auteur / Autrice : Sary Awad
• Direction : Mohand Tazerout
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science de l’Ingénieur, Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Moteurs diesel

Combustion

Biocarburants

Mots clés libres

Etude technico-économique

Déchets graisseux

Résumé

Les huiles végétales et les graisses animales usagées sont des déchets produits quotidiennement par les activités humaines dont l’impact environnemental s’amplifie avec l’augmentation de la population mondiale. En revanche, leur composition chimique et leur teneur énergétique leur offrent le potentiel d’être utilisées comme carburants. Pour cela une adaptation des propriétés physiques de la graisse est requise. La transformation de ces déchets en biodiesel est très prometteuse vu sa compatibilité avec les moteurs diesel et ses caractéristiques très proches du gazole. Dans le cadre de ces travaux thèse deux types de déchets graisseux (l’huile de friture usagée et des résidus graisseux) ont été traités pour les transformer en biocarburants. Les réactions de transformation des déchets en biodiesel ont été optimisées et les carburants produits ont été caractérisés et ont été conformes avec la norme européenne EN14214. Afin de tester les biocarburants mis en oeuvre, un banc d’essais équipé de systèmes d’acquisition rapide et lente et des appareils de mesure des émissions polluantes a été utilisé. Les performances énergétiques et les émissions d’un moteur alimenté par les biocarburants et le gazole ont été mesurées et un modèle d’analyse de combustion a été développé. Les résultats obtenus ont montré que les biocarburants ont donné des performances comparables à celles du gazole avec une réduction drastique des émissions d’hydrocarbures. Un modèle à une seule zone de combustion a été développé et confronté aux résultats expérimentaux. Une étude technico-économique a été conduite à la fin de la thèse afin d’analyser la rentabilité et d’appliquer l’étude à l’échelle industrielle.

Waste animal fats and vegetable oils are produced daily by human activities. Their impact on the environment is worsening with the increase in world’s population. But on the other hand their chemical composition and calorific value make them good alternatives to fossil fuels. In order to make them compatible with engines, some transformations are required to decrease their viscosity and improve their properties. Among the possible fat derived fuels, the bio-diesel seems to be the most suitable to be used on engines because their properties are similar to diesel fuel. In this work municipal fatty wastes are transformed to bio-diesel via catalysed transesterification. The corresponding processes and their parameters were optimized and the produced fuels were characterised with respect to European norms (EN 14214). An equipped test bench was used to measure performance, emissions and combustion parameters. The collected data were analysed and a comparison between the produced bio-diesel and diesel fuel was established. . The use of bio-diesel results on comparable performance with diesel fuel with a drastic reduction of unburned hydrocarbons. A single zone model was also developed to compare theoritical results and experimental results which show good agreements between them. A techno-economic study was carried on in order to analyse the profitability and to realize the project on an industrial scale.