Etudes numérique et expérimentale de la synthèse de biogaz : vers la transformation thermochimique solaire de copeaux de bois
Auteur / Autrice : | Clarisse Lorreyte |
Direction : | Hervé Pron |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences - STS |
Date : | Soutenance le 15/12/2017 |
Etablissement(s) : | Reims |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Mathématiques Physique Sciences du Numérique et de l'Ingénieur (Reims ; 2018-) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Groupe de Recherche en Sciences Pour l’Ingénieur (GRESPI) EA 4694 (Reims, Marne) |
Jury : | Examinateurs / Examinatrices : Sophia Haussener, Éric Maire, Yann Rogaume, Jaona Harifidy Randrianalisoa, Thierry Duvaut |
Rapporteur / Rapporteuse : Edmond Abi Aad, Frédéric Topin |
Mots clés
Résumé
La gazéification de biomasse lignocellulosique en biogaz fait partie des technologies attractives permettant de s’affranchir des énergies fossiles et de valoriser les déchets agricoles ou forestiers. Néanmoins, le développement de cette technologie est freiné par son rendement énergétique faible et la production de polluants (CO2, NOx…). La pyrolyse/gazéification par voie solaire permettrait alors de pallier certains de ces inconvénients (énergie propre et gratuite, process à haute température produisant moins de polluants). Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est de développer une approche expérimentale et numérique afin de maîtriser les procédés de pyrolyse/gazéification de copeaux de bois pour mieux appréhender le développement de la gazéification solaire. D’abord, un travail détaillé de caractérisation des copeaux de bois a été réalisé, alliant diverses analyses des échantillons mais aussi des analyses basées sur l’utilisation d’images tomographiques au rayon X pour déterminer les propriétés morphologiques et, par simulation numérique, les propriétés effectives de transport des copeaux de bois. Ensuite, des essais avec un four-réacteur à échelle laboratoire ont été réalisés pour étudier le séchage, la pyrolyse et la gazéification des copeaux de bois. Ces essais nous ont permis d’étudier l’influence de paramètres comme la température en séchage et en pyrolyse ou le débit de vapeur d’eau en gazéification. En parallèle, un modèle multi-physique pour la simulation de la pyrolyse a été développé. Cet outil a permis une étude détaillé des phénomènes mis en jeu et, in fine, permettrait d’optimiser le système. Enfin, le design d’un gazéifieur solaire a été réalisé.