Torréfaction du Bois : prédictions de la cinétique de dégradation thermochimique sous l'influence d'un champ acoustique par un modèle mathématique

Silveira A. Edgar, Pétrissans Anélie, Caldeira-Pires Armando, Rousset Patrick, Girão V. Marcus, Pétrissans Mathieu. 2016. Torréfaction du Bois : prédictions de la cinétique de dégradation thermochimique sous l'influence d'un champ acoustique par un modèle mathématique. . Bordeaux : INRA, Résumé, 2 p. Journées scientifiques du GDR 3544 Sciences du bois. 5, Bordeaux, France, 8 Novembre 2016/10 Novembre 2016.

Résumé : La torréfaction est un processus de prétraitement thermochimique qui améliore les caractéristiques d'utilisation de la biomasse tels que la valeur calorifique gravimétrique, la broyabilité et l'hygroscopicité (Van der Stelt et al.2011). Au cours de la torréfaction, la biomasse est traitée à des températures comprises entre 200 et 300 °C sous une atmosphère inerte. Les paramètres pertinents de la torréfaction sont la température, le temps de réaction, la vitesse de chauffage, la qualité de la matière première (essences, teneurs en humidité, etc.) et la taille des particules. Typiquement, le produit torréfié conserve 80 à 95% de l'énergie et de 70 à 90% de la masse de la biomasse brute initiale. Les10-30% restants sont libérés sous forme d'espèces gazeuses. Une approche nouvelle présentée dans ce travail concerne l'ajout technique d'ondes acoustique dans l'enceinte de traitement, afin de réduire la couche limite gazeuse et ainsi de réduire la résistance au transfert thermique. Cette approche expérimentale est couplée à une modélisation des phénomènes. Les modèles existant pour décrire en détail l'évolution des produits volatils ou la composition du solide ainsi que le bilan énergétique durant une thermodégradation du bois ou de la biomasse restent assez éloignés des productions industrielles. Prins (2005)a proposé et validé le modèle le de cinétique qui décrit la perte de masse solide du Saule pendant la torréfaction. Sur la base d'expériences de torréfaction sur l'eucalyptus, Almeida et al. (2010) ont montré que la perte de masse solide peut être utilisée comme un indicateur quantitatif de l'ampleur de la torréfaction. Plusieurs régressions linéaires ont été développé liant la perte de masse aux caractéristiques des produits solides tels que le rendement énergétique, la valeur de chauffage, et la composition chimique. Ces régressions empiriques ne décrivent pas la composition des produits de torréfaction volatils ou solides. Pétrissans et al.(2012) ont étudié la cinétique de perte de masse pour la torréfaction des échantillons de bois en utilisant un équipement spécialement conçu pour mesurer les pertes de masse au cours du traitement thermique. Bates et Ghoniem (2012) a modélisé la cinétique de la composition du produit volatil et solide pendant la torréfaction couplée à un mécanisme deux étages de la cinétique de perte de masse. Dans notre travail une méthode de prédiction directe couplée à un modèle de réactions consécutives est développée pour estimer le rendement en charbon et la composition élémentaire dans un processus de torréfaction de biomasse sous un champ acoustique. Afin de prédire le taux de décomposition de la particule de biomasse et de caractériser la dynamique thermo-fluide sous l'influence d'un champ acoustique, un modèle de réacteur thermo-fluide sera structuré dans un logiciel de méthodes d'éléments finis. Dans ce modèle, la cinétique de dégradation des particules construit et validé par les méthodes utilisées pour Bates et Ghoniem (2012), Pétrissans (2011) et Bach et al. (2016) sera couplé au module acoustique. Les données expérimentales du transfert de chaleur et de masse dans le processus de torréfaction de la biomasse, soumis à un champ acoustique permettront de valider le modèle. (Texte intégral)

Classification Agris : K50 - Technologie des produits forestiers
U10 - Informatique, mathématiques et statistiques
U30 - Méthodes de recherche
P06 - Sources d'énergie renouvelable

Auteurs et affiliations

• Silveira A. Edgar, UNB [Universidade de Brasilia] (BRA)
• Pétrissans Anélie, Université de Lorraine (FRA)
• Caldeira-Pires Armando, UNB [Universidade de Brasilia] (BRA)
• Rousset Patrick, CIRAD-PERSYST-UPR BioWooEB (THA) ORCID: 0000-0002-6956-7465
• Girão V. Marcus, UNB [Universidade de Brasilia] (BRA)
• Pétrissans Mathieu, Université de Lorraine (FRA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/582233/)

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