Thèse soutenue

Étude et compréhension de la formation et de la destruction de dioxines lors de la combustion de déchets bois en chaudières automatiques

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Auteur / Autrice : Nada Baraket
Direction : Yann RogaumeGwénaëlle Trouvé
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences du bois et des fibres
Date : Soutenance le 14/12/2022
Etablissement(s) : Université de Lorraine
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIMPPé - Sciences et ingénierie des molécules, des produits, des procédés, et de l'énergie (Lorraine ; 2018-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LERMAB - Laboratoire d'Études et de Recherche sur le MAtériau Bois (Vandoeuvre-lès-Nancy)
Jury : Président / Présidente : Hervé Pron
Examinateurs / Examinatrices : Yann Rogaume, Gwénaëlle Trouvé, Angélique Simon Masseron, Sylvain Salvador, Benoît Brandelet
Rapporteurs / Rapporteuses : Angélique Simon Masseron, Sylvain Salvador

Mots clés

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Résumé

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Dans le cadre de la transition énergétique, la valorisation énergétique de la biomasse est vouée à être augmentée, principalement en ce qui concerne les utilisations dans des chaufferies industrielles ou collectives, pour des applications chaleur ou cogénération. Pour limiter les éventuels conflits d'usages, la biomasse forestière étant aussi sollicitée pour des applications de type matériau, construction, chimie, … l'utilisation de bois en fin de vie tend à se développer rapidement pour l'application énergétique. Ces types de combustibles présentent alors des caractéristiques (PCI (pouvoir calorifique inférieur), taux de cendres, composition élémentaire…) radicalement différentes des plaquettes forestières encore majoritairement utilisées ; il s'agira de bois collectés dans les déchetteries, de sous-produits industriels ou d'une partie de déchets de l'ameublement ou de démolition par exemple. Ces nouveaux types de combustibles, provenant de différentes sources et ayant des compositions très variées, peuvent contenir des polluants favorisant des nouveaux types d'émissions, notamment celles des dioxines. Les dioxines sont une famille de molécules organochlorées, hétérocycliques et ayant deux atomes d'oxygène dans un cycle aromatique. Cette famille regroupe les PCDD/F (PolyChloroDibenzoDioxines et PolyChloroDibenzoFuranes) et les PCB (dioxin-like). Des tests en laboratoire ou sur des sites pilotes ont montré quelques cas de formation de dioxines lors de la combustion de certains bois en fin de vie. De plus, il est apparu clairement que ces émissions peuvent durer dans le temps, même lorsque du bois de première qualité est utilisé suite au passage de bois plus ou moins pollué. Dans le cas de ces émissions, les solutions mises en œuvre sont très souvent de types secondaires avec des dispositifs de traitements mis en place dans les fumées. Or, ces techniques pèsent sur la viabilité économique de la filière. Ainsi, l'objectif de ce travail de thèse consiste à adapter les connaissances existantes sur les mécanismes de formation, destruction, dépôts, relargage, etc. de PCDD/F pour proposer des pistes de solutions primaires de réduction des émissions à la sortie, applicables à notre secteur. Outre une analyse bibliographique exhaustive, le travail est basé plutôt sur une approche expérimentale en utilisant la chaudière pilote de LERMAB (instrumentée et équipée de systèmes de prélèvements) pour effectuer des essais de combustion et des dispositifs existants au laboratoire : macro-TG et réacteur modèles, pour essayer de mieux comprendre les phénomènes de formation/destruction et relargage des PCDD/F à la surface des cendres, l'objectif étant d'acter des recommandations aux exploitants.