Thèse soutenue

Co-pyrolyse de la biomasse lignocellulosique et des déchets plastiques et désoxygénation catalytique des produits sur zéolite HZSM-5 modifiée

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Auteur / Autrice : Yehya Jaafar
Direction : Bechara TaoukAntoine El SamraniRoland El Hage
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés
Date : Soutenance le 14/12/2022
Etablissement(s) : Normandie en cotutelle avec Université Libanaise
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
Partenaire(s) de recherche : Établissement de préparation : Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (Saint-Etienne-du-Rouvray ; 1985-....)
Laboratoire : Laboratoire de sécurité des procédés chimiques (Saint Etienne du Rouvray, Seine-Maritime ; 1989-....)
Jury : Président / Présidente : Edmond Abi Aad
Examinateurs / Examinatrices : Bechara Taouk, Antoine El Samrani, Roland El Hage, Ammar Bensakhria, Yann Rogaume, Lokmane Abdelouahed, Chikirsha Chetna Devi Mohabeer
Rapporteurs / Rapporteuses : Ammar Bensakhria, Yann Rogaume

Résumé

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L’épuisement des combustibles fossiles et les conséquences néfastes des gaz à effet de serre, ainsi que le problème dévastateur des déchets plastiques, ont mis l’accent sur les besoins aux énergies renouvelables et de développer de nouvelles techniques pour résoudre le problème des déchets. Parmi les différentes ressources renouvelables, la biomasse présente un intérêt considérable. La biomasse lignocellulosique (bois de hêtre (BW)) et les déchets plastiques (polystyrène (PS), polyéthylène basse densité (LDPE), polyéthylène haute densité (HDPE), polypropylène (PP)) peuvent être pyrolysés pour produire des carburants ou combustibles et remplacer les combustibles fossiles. L’objectif de cette thèse est de fournir une caractérisation détaillée des produits obtenus par la co-pyrolyse du bois de hêtre et des plastiques thermodurcis dans un réacteur semi-continu en faisant varier la température et le ratio biomasse/plastique sous 400 mL.min⁻¹ d’azote. En ce qui concerne la pyrolyse des plastiques, ils semblent craquer en leurs monomères de base. Pour la pyrolyse du BW, l’huile formée est riche en acides, cétones et lévoglucosane avec un faible pouvoir calorifique d’environ 18 MJ/kg et une forte teneur en oxygène d’environ 41 wt.%. La co-pyrolyse de BW et PS donne les meilleurs résultats avec une forte réduction de la teneur en oxygène à environ 8 wt.% pour le mélange 50-50 BW-PS. Ensuite, une co-pyrolyse catalytique a été réalisée dans le même réacteur en utilisant une HZSM-5 modifiée par les métaux fer et nickel. Le catalyseur Fe/Ni-ZSM-5 a donné les meilleurs résultats en termes de réduction de la teneur en oxygène et de pouvoir calorifique de la bio-huile L’effet sur le processus de co-pyrolyse catalytique du changement de technologie du réacteur de pyrolyse en utilisant un réacteur à lit fluidisé continu a également été examiné. Il a été constaté qu’il y avait une différence négligeable entre les deux installations, mais que le réacteur à lit fluidisé continu produisait plus d’huile permettant une meilleure analyse de cette dernière. L'huile se divise en une phase organique et une phase aqueuse et la teneur en eau de chaque phase dans toutes les expériences a déterminée. Cette teneur est de 0-1 wt.% dans la phase organique et de 50-70 wt.% dans la phase aqueuse. Finalement, ce travail détaille l'analyse de la composition des produits pyrolytiques et co-pyrolytiques ainsi que leurs principales caractéristiques pour produire une huile de haute qualité avec l'utilisation finale possible de chaque produit avant et après traitement catalytique.