COMBUSTIBLES BRIQUETTES

Chaque type de matériau possèdedes valeurs de compactage spécifiqueset réagit à la compression axiale àl’intérieur d’un cylindre par une expan-sion radiale, avec des valeurs de pres-sion qui varient en fonction des com-posants végétaux, des caractéristiqueschimico-physiques intrinsèques, del’humidité résiduelle contenue à l’inté-rieur et de la granulométrie.La faculté d’Ingénierie de l’Universitéde Brescia et la société POR de Ron-cadelle (BS) ont exécuté des tests pourvérifier scientifiquement ces affirma-tions.Pour analyser le comportement de labiomasse à la compression, on aeffectué deux essais de résistance :dans le premier, la biomasse a été com-primée dans une chambre cylindriquede manière à vérifier la pression néces-saire à la briquette pour rester com-pacte et pour obtenir les courbescaractéristiques du matériau ; ledeuxième essai de compression apermis de mesurer la dilatation radialede la briquette en obtenant une valeurindicative de la friction générée durantla phase de compression. Les deuxessais ont été effectués dans le labo-ratoire de la Faculté d’Ingénierie de l’U-niversité de Brescia par l’Ing. MazzùAngelo en utilisant une machinemanuelle constituée de ressortsdisposés parallèlement et d’un organemoteur constitué d’un accouplementfileté. À l’autre extrémité est positionnéun bouchon cylindrique avec une règlegraduée qui permet de mesurer laréduction de volume.Les essais ont été effectués sur de nom-breux matériaux broyés tels que lapaille, les tiges de maïs, l’herbe, lasciure et les essences de bois(Graphique 2).Les tests ont permis de mettre en évi-dence une relation entre la réductionde volume et la pression exercée et dedéfinir une pression minimum de800 bars, nécessaire à l’obtention d’unbon produit avec tous les matériaux.

Grâce à l’essai, on a pu constaterqu’environ 75 % de la course du pistons’effectue à des pressions inférieuresà 100 bars tandis que durant la der-nière phase de briquetage, la pressionaugmente de manière exponentielle.Cette donnée est fondamentale pourla réduction de la consommation d’é-

nergie et des temps de production.Les essais à l’échelle réelle à l’aided’une briqueteuse du commerce ontidentifié eux aussi une valeurminimum de la pression de 800 barspour l’obtention d’un produit com-mercialisable. Dans la société de Bre-scia productrice de briqueteuses, on a

Tests expérimetauxde compression

Tous les matériaux végétaux soumis à la compression ne se comportentpas de la même manière : les caractéristiques sont différentes suivant labiomasse considérée.

D i e g o C a t t a n e o - U n i v e r s i t é d e B r e s c i a

Italie

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Prototype utilisé pour lavérification de la distributiondes efforts dans la phase debriquetage.

Variation de la pression en fonction du volume

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COMBUSTIBLES BRIQUETTES

Exemples dematières première etdes briquettes qui enrésultent.

effectué des tests de briquetage surune vingtaine d’essences végétales ;parmi celles-ci les sarments de vigne,les feuilles de magnolia, les émondesd’olivier et de haies de troène ont uneimportance particulière pour cettepublication.Pour tous les matériaux viergesanalysés, on a estimé le temps deséchage nécessaire pour pouvoirprocéder au briquetage, le taux d’hu-midité avec l’emploi d’un humidostatet en laboratoire - conformément à laprocédure décrite par les normes UNI9017 - le Pouvoir Calorifique Inférieuret un test de combustion. On a procédé ensuite à la transforma-tion de ces matériaux en briquettes, endéterminant un indicateur de com-pressibilité (nombre de briquettesobtenues à partir d’un kg de bio-masse séchée et densité après le bri-quetage), la résistance des briquettesaux agents atmosphériques à traversleur exposition à une forte humidité,l’attitude lors de la combustion, l’a-nalyse des émissions gazeuses et desrésidus solides.À la fin de l’essai, on a vérifié que lebriquetage des biomasses permetune augmentation des paramètres decombustion (temps de maintien de laflamme vive et de braises) de 500 %en ce qui concerne les résidus ligneuxet de plus de 1500 % pour les résidusfins tels que les feuilles, par rapportaux biomasses en vrac.La comparaison entre la combustiondans une cheminée de 2 kg de bri-quettes de biomasses forestières et unebûche de bois de 60 mm est intéres-sante ; tant les paramètres de combu-stion (temps de combustion addi-tionné au temps de braises) que le testde libération de la chaleur (temps d’é-bullition de 5 l d’eau à 27 °C) se mon-trent favorables aux biomasses com-pactées par rapport au bois quimaintient dans tous les cas un temps

d’allumage inférieur grâce à la densitéinférieure.En conclusion, nous pouvons affirmerque le briquetage des biomassespermet la récupération énergétique dematériaux avec une masse volu-mique apparente élevée, facilite letransport, le stockage et donne la pos-sibilité d’une utilisation en dehors dela saison de production sans rencon-trer de problèmes de dégradation etde fermentation du matériau, en amé-liore les caractéristiques à la combu-stion en augmentant la capacité ther-mique des matériaux. Il n’existe pas dedésavantages apparents au briquetaged’un matériau, si ce n’est le coût de ladensification.

UN EXEMPLED’INVESTISSEMENT

Les meilleures perspectives pour lemarché de la briquette sont une largediffusion de machines de taille

moyenne sur le marché qui permettentune production décentrée d’un produitde qualité. Des études sont en courssur le briquetage de sarments de vigneet d’émondes d’olivier qui, du reste,ont déjà fait l’objet des essais susmen-tionnés. Les avantages de la réutilisation desrésidus de ces cultures sont liés à lapossibilité d’une mécanisation élevéede la récolte des sarments une foistaillés, à leur très large diffusion sur leterritoire italien, et au fait que ce pro-duit est essentiellement de natureligneuse.La base économique de départ de cetteétude de faisabilité pour la transfor-mation des résidus de la culture de lavigne et de l’olivier sont les expé-riences de récolte automatisée effec-tuées dans diverses régions d’Italie quiidentifient un coût des sarments roto-emballés de 0,03 € /kg secs.On a fait l’hypothèse d’un systèmede production de briquettes incluantles frais de transports de la biomasseau point de briquetage, de pré-trai-tement (séchage, broyage, raffine-ment), de briquetage, de condition-nement des br iquettes , deproduction d’emballages pour lavente dans les supermarchés et detransport des briquettes jusqu’auxpoints de vente ou chez les différentsutilisateurs.La réalisation de ces opérations com-porte des coûts d’investissement quien fonction de l’installation - qui inclutla briqueteuse, le broyeur, le raffi-neur du matériau et le système de con-ditionnement, varient d’environ 8 000à 35 000 €. Les coûts de production de la briquette

Temps de combustion du bois de chauffageet de la briquette dans la cheminée

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TABLEAU 3: ÉVALUATIONS ÉCONOMIQUES SUIVANT LA TAILLE DE L’INSTALLATION

Superficie considérée 10 ha 20 ha 40 ha

Quantité produite tonnes s.s./an 21000 42000 84000

Jours de fonctionnement du système 22 44 88

Coûts [€/kg]

Récolte et stockage du matériau à briqueter 0,030 0,030 0,030

Ènergie électrique utilisée [€/kg] 0,012 0,012 0,012

Personnel €/Kg 0,042 0,042 0,042

Maintenance 0,071 0,036 0,018

Coûts de production 0,155 0,120 0,102

Transport briquettes [€/kg] 0,009 0,009 0,009

Stockage briquettes €/kg] 0,010 0,010 0,010

Coûts totaux de commercialisation par Kg 0,1745 0,1387 0,1209

Coût pour 10.000 kcal 0,388 0,308 0,269

ont été calculés en distinguant lescoûts de production, qui sont les coûtsminimums à soutenir pour le brique-tage (énergie électrique pour le bri-quetage et pour le prétraitement de labiomasse, l ’amortissement desmachines, le personnel et la mainte-nance), auxquels s’ajoutent les coûtsde récolte et de transport de la bio-masse, de conditionnement et de tran-sport des briquettes, qui varient enfonction des diverses hypothèses demarché analysées.Les hypothèses de projet sont indi-quées dans le tableau 1 ; le coût de l’é-nergie électrique utilisé pour le calculest celui qui est indiqué par le distri-buteur national, on a considéré unemploi du personnel équivalant à 1/6edes heures de travail de la machine

pour un coût de 30 € /h, une périoded’utilisation de la machine de 10 ans,une production de 2,1 t/ha, des fraisde maintenance des machines de 6 %,le stockage et le transport suivant lesdonnées fournies par la Chambre deCommerce de Brescia. Les évaluationsde coût (tableau 2) ont été effectuéesen faisant l’hypothèse d’une installa-tion pour une surface totale de 10, 20,40 ha de vignobles typiques d’unepetite, moyenne et grande exploitationvinicole.D’après les données figurant dans letableau, nous pouvons constater quele coût de production de la briquette,pour la même chaleur produite, estconcurrentiel par rapport au boisactuellement vendu dans la zone deBrescia à 0,406 € pour 10 000 kcal. �

TABLEAU 2: HYPOTHÈSE DE PROJET

Énergie électrique [€/KWh] 0,1374

Production briquetteuse [Kg/h] 120

Production broyeur [Kg/h] 200

Coût machines 25000

Puissance briquetteuse [KW] 6

Puissance broyeur [KW] 8

Durée min. machines [années] 10

Personnel [€/h] 5

Maintenance machines 1500

Stockage [€/Kg] 0,08

Résidus vigne par hectare [Kg. s.s] 2100

Transport briquettes €/kg] 0,009

Stockage briquettes [€/m2] 20

Densité de stockage [kg/m3] 1000

Heures de travail briqueteuse 2,2

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