Valorisation énergétique des déchets de bois traités par voies thermochimiques (pyrolyse et hydroliquéfaction) : Application aux bois traités aux sels de CCB (cuivre-chrome-bore)

Energy recovery of CCB-treated wood using thermo chemical processes (pyrolysis and hydroliquefaction) : Application to CCB-treated wood

• Auteur / Autrice : Silao Esperance Senga kiesse
• Direction : Mohand Tazerout
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique, thermique et combustion
• Date : Soutenance le 02/04/2013
• Etablissement(s) : Nantes, Ecole des Mines
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences pour l'ingénieur, géosciences, architecture
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie des procédés - environnement - agroalimentaire / GEPEA
• Jury : Président / Présidente : Jean-Félix Durastanti
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abdellah Arhaliass, Sid-Ahmed Rezzoug, Khaled Loubar
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Karim Allaf, Frédéric Marias

Mots clés

Mots clés contrôlés

Liquéfaction

Pyrolyse

Bois

Déchets -- Valorisation

Mots clés libres

CCB

Bois traité

Liquéfaction

Pyrolyse

ATG

Catalyseurs

CCB treated wood

Liquefaction

Pyrolysis

ATG

Catalysts

Résumé

Les déchets de bois traités représentent 27% du gisement des déchets dangereux en France. Ces déchets sont incinérés dans des installations classées pour la protection de l’environnement (ICPE). Néanmoins, leur incinération nécessite des équipements robustes et coûteux pour le lavage des gaz et des fumées toxiques. Dans ce contexte, le présent travail a pour objectif d’élaborer et de mette en oeuvre d’autres voies de valorisation énergétique des déchets de bois traités par des procédés thermochimiques. Pour cela, les procédés de pyrolyse et d’hydroliquéfaction ont été mis en oeuvre principalement pour la valorisation énergétique des déchets de bois traités aux sels de CCB (cuivre-chrome-bore) qui représentent 8750 tonnes/an en France. Le bois imprégné de sels de CCB dans nos laboratoires conformément au traitement industriel, a été étudié afin de maîtriser le bilan des métaux dans les différents produits de pyrolyse et d’hydroliquéfaction. Une étude préliminaire de son comportement thermique a été menée par analyse thermogravimétrique dans le but de déterminer l’intervalle de température effectif à sa dégradation massique. Dans cet intervalle de température, les paramètres expérimentaux de pyrolyse lente ont été optimisés pour piéger les métaux dans le charbon. Par la suite, une étude paramétrique par la méthode des plans d’expérience a été réalisée pour la conversion du charbon en bio-huile. De plus, l’optimisation de l’hydroliquéfaction pour la conversion du bois traité en bio-huile a été effectuée. Les résultats montrent que les métaux initialement présents dans le bois traité sont répartis entre la bio-huile et le coke quelque soit la voie de valorisation énergétique empruntée (hydroliquéfaction/pyrolyse+hydroliquéfaction). Cependant la bio-huile présente des caractéristiques proches de celles des biodiesels. L’utilisation de catalyseur au cours de l’hydroliquéfaction du charbon de pyrolyse améliore non seulement la qualité de la bio-huile mais aussi le bilan d’énergie sur le procédé.

The amount of treated-wood waste was estimated to 27% of the deposit of hazardous waste in France. These wastes are incinerated in specials incineration plants “installations classées pour la protection de l’environnement”. However, incineration produces harmful residues and contaminated gases released into the atmosphere inevitably. In this context, this work aims to develop and implement other ways of energy recovery from treated-wood waste using thermo-chemical processes. For this, the pyrolysis and hydroliquefaction processes were performed for energy recovery from CCB treated wood waste (copper-chromium-boron) representing 8750 t / year in France. Natural wood were impregnated with salts of CCB in our laboratories according to industrial processing to control the balance of metals in pyrolysis and hydroliquefaction products. A preliminary study was carried out by thermogravimetric analysis in order to determine the temperature range for effective mass degradation of CCB treatedwood. In this temperature range, the experimental parameters of slow pyrolysis have been optimized to concentrate metals in charcoal. Subsequently, a parametric study was conducted by the method of experimental design for the conversion of coal into bio-oil. In addition, the optimization of the conversion hydroliquefaction treated wood into bio-oil was performed. The results show that the metals initially present in the treated wood are divided between the bio-oil and coke whatever the processes energy recovery used (hydroliquefaction / pyrolysis + hydroliquefaction). However, the immediate characteristics of bio-oil and biodiesel are quite similar. The use of catalyst during charcoal conversion improves the quality of the bio-oil but also the energy balance of the process.