Bio-bitumes obtenus pas Liquéfaction Hydrothermale : approche expérimentale et modélisation.

par Antoine Rolland

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Eric Leroy, Alain Sarda et de Gaël Colomines.

Le président du jury était Jean-Luc Bailleul.

Le jury était composé de Fabienne Farcas, Anne Roubaud.

Les rapporteurs étaient Radu Barna, Dorothée Laurenti.


  • Résumé

    Un procédé de production de liants bitumineux biosourcés par conversion hydrothermale de biomasse micro-algale est étudié dans la perspective de l’après pétrole. Le procédé de liquéfaction hydrothermale (HTL) utilisé se caractérise par une température modérée de 260 C à laquelle l’eau se trouve à l’état sous-critique. Un réacteur instrumenté et contrôlé thermiquement a été développé, permettant l’étude de l’impact du temps de séjour et des phases de chauffage et de refroidissement sur le processus de formation du bio-bitume. Sa composition résulte d’une étape de carbonisation hydrothermale (HTC) lors du chauffage, suivie d’une étape de liquéfaction lord de l’isotherme à 260°C. Les propriétés rhéologiques du matériau hydrophobe obtenu sont fortement influencées par la fraction de résidus solides, en partie constituée de minéraux a priori issus du milieu de culture des micro algues. Dans l’optique de la modélisation thermocinétique du procédé, un bilan énergétique sur le réacteur a permis d’évaluer l’enthalpie de réaction (exothermique) Parallèlement, la notion de facteur de sévérité du procédé a permis de comparer les conditions de formation du bio-bitume à celles de bio-chars par HTC, de bio-crudes par HTL, et des pétroles et pyro bitumes issus des processus géologiques dont s’inspire ces procédés de conversion hydrothermale.

  • Titre traduit

    Bio-bitumen obtained by hydrothermal liquefaction : experimental approach and modeling


  • Résumé

    A process for the production of biobased bituminous binders by hydrothermal conversion of microlagal biomass is investigated in perspective of the post petroleum era. The hydrothermal liquefaction (HTL) process used is characterized by a moderate temperature of 260°C, resulting in a subcritical state of the water media. An instrumented reactor, thermally controlled, has been developed. It allows studying the impact of both the residence time and the heating and cooling steps on the formation process of biobitumen. Its composition results from a hydrothermal carbonization (HTC) step during heating, followed by a liquefaction step during the isotherm at 260°C. The rheological properties of the hydrophobic material obtained are strongly influenced by the fraction of solid residues. These later partially consist of minerals presumably coming from the microalgae cultivation media. With a view to model the thermokinetics of the process, an energy balance allowed estimating the exothermic reaction enthalpy form measurements made on the reactor. Concurrently, the concept of reaction ordinate allowed comparing the processing conditions leading to biobitumen, to those leading to biochar by HTC, biocrude by HTL, but also to petroleum and pyrobitumen formed by the geological processes that inspires HTL.


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