Essais de conception d'un réacteur de carbonisation hydrothermale (HTC) à l’Université Assane Seck de Ziguinchor dans le cadre du projet t Bio4AFRICA .

Abstract

La carbonisation hydrothermale (HTC en anglais) est un processus thermochimique qui convertit la biomasse en un matériau semblable au charbon communément appelé hydrochar par application de températures relativement faibles à un réacteur qui est chargé de biomasse et d’eau sous pression saturée pendant plusieurs heures. Le principal avantage du procédé par rapport à d’autres techniques de conversion thermochimique telles que la pyrolyse et la torréfaction est que ce procédé ouvre le champ des matières premières potentielles aux substrats à forte teneur en humidité tels que les biodéchets municipaux, les résidus agricoles humides et les boues fécales alors que les autres techniques thermochimiques sont limitées à la biomasse sèche. L’hydrochar est un produit facile à manipuler avec de bonnes propriétés de déshydratation et une fois séché, il a un pouvoir calorifique élevé. Il peut être utilisé comme combustible neutre en carbone, amendement des sols, mais aussi pour le stockage et la production d’énergie et comme catalyseur. La première partie de ce travail donne un aperçu des réacteurs HTC existants déjà mis en œuvre dans les pays industrialisés. Sur la base de ce schéma, un prototype de réacteur HTC de recherche avec une conception simple adaptée aux conditions des pays en développement est entrain d’etre développé (en cours de conception) et contrôlé (par le Bureau VERITAS). La conception, les dimensions ainsi que le type de matériaux du réacteur HTC doivent être déterminés selon des normes de conformité strictes et en accord avec la réglementation applicable. Au niveau du chapitre 3, il était prévu de faire des essais au laboratoire mais pour des raisons techniques les délais de livraison n’ont pas été respectés. De ce fait, ce mémoire a eu à travailler sur la base des tests réalisés sur un réacteur de 2 L du Delft Institute For Water Education (IHE) au Pays-Bas. Au cours de cette recherche expérimentale, différents tests ont été réalisés avec du typha qui a été collecté au niveau du technopole de Dakar. Ces expériences comprennent au total 30 essais, dans le but d'analyser et de comparer les produits finaux obtenus et d'évaluer l’influence de la vitesse d’agitation sur le rendement, la teneur en carbone et la morphologie de l’hydrochar. D’après les résultats des tests, la vitesse d’agitation (0-130 tr/min) n’a pas d’influence sur le rendement massique, la teneur en carbone et la structure morphologique de l’hydrochar. De plus, les interactions de la vitesse d’agitation avec la température, le temps de séjour et le rapport biomasse/eau étaient insignifiantes. Le rendement des produits d’HTC dépendent des conditions opératoires du procédé tels que la température, le temps de séjouret le rapport massique biomasse/eau. Donc pour notre plage d’étude les meilleurs conditions opératoires qui permettent d’obtenir un bon rendement en hydrochar et de bonne qualité sont une température de (180°C ou 198 °C) pendants une durée de (6h, 8h ou 10h) et un rapport biomasse eau de 5,5% ou 7,8% et un taux d’agitation de 98, 33 ou 65 tour/min.