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Page 1: ÉNERGIE: Biomasse & Valorisation des rejets

ÉNERGIE:Biomasse & Valorisation des

rejets

Professeur Jamal Chaouki

6ème Journée de la Recherche de Polytechnique – 24 mai 2007

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Objectifs

Biomasse et déchets solides Bioraffinerie de 1ère génération (2010); Bioraffinerie de 2ème génération (2015); Bioraffinerie de 3ème génération; Potentiel de mobilisation de la biomasse pour

la production d’énergie et de biocarburants

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Pourquoi de la biomasse? Problème énergétique n’est pas nouveau:

vers la fin du 18ème siècle: les rares forêts de l’Angleterre doivent être conservées pour l’armement naval. L’Angleterre va s’appuyer sur l’innovation technique d’un français: D. Pépin, que l’abondance des forêts françaises a fait négliger à Paris: la machine à vapeur

Avant les années 50, non négligeable comme biocarburant;

Avant, capacité à réduire les émissions à l’échappement des véhicules;

Capacité à réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES);

Diminuer le recours aux ressources en pétrole.

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Caractéristiques de la Biomasse

Renouvelable et durable Connectée à l’économie du

monde rural Multi-utilisation:

alimentation, énergie, biocarburant, matériaux…

Pas de production de GAS. Lors de la combustion, elle ne fait que restituer la dose capturée. Bilan nul: en théorie

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Bilan CO2 nul en théorie, mais pas en pratique Culture intensive; L’approvisionnement des usines de

production; La transformation industrielle; La synthèse des biocarburants et leur

transport au dépôt avant utilisation; L’utilisation d’engrais et pesticides…

Consomment de l’énergie fossile et rejettent des GAS

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Gain "effet de serre"/aux solutions traditionnelles

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What is Biorefinery ?

US Department of Energy:Biorefinery is an overall concept of a

processing plant where biomass feedstocks are converted and extracted into a spectrum of valuable products

American National Renewable Energy LabBiorefinery is a facility that integrates biomass

conversion processes and equipment to produce fuels, power and chemicals from biomass

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Biomasse pour la Production de Biocarburants

1ère génération (jusqu’à 2010): Produits ou résidus agricoles et forestiers:

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Evolution de la production de biocarburants dans le monde en Mt

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Production de biocarburants dans le monde

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Quelques chiffres Consommation mondiale de pétrole en 2005 = 23 Gtep Consommation mondiale de pétrole dans le transport = 1.6 Gtep 1 Mt éthanol = 0.67 Mtep (production canadienne)!! 1 Mt EMHV = 0.95 Mtep (la moitié de la production canadienne)!! Production mondiale de biocarburants 2005 = 22 Mtep = 22 Mha % de biocarburants dans le transport en 2005= 1.4%!! Production mondiale de biocarburants 2015 = 64 Mtep = 64 Mha % de biocarburants dans le transport en 2015 = 4%!! Potentiel de surfaces agricoles dans toute l’Europe (jachères +

surplus) = 14 Mha

MANGER ou CONDUIRE, il faut CHOISIR

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Les différentes ressources (1ère et 2ème génération) &Produits de Conversion

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Lignin: 15-25%Complex network of

aromatic compounds“New clean coal”High energy contentTreasure trove of

novel chemistry

Hemicellulose: 23-32%A collection of unusual 5-

and 6-carbon sugars linked together in long chainsXyloseis 2ndmost abundant

sugar in biosphere

Cellulose: 38-50%Long chains of glucoseMost abundant form of

carbon in biosphere

3 Major Componentsof Biomass

Ref. R.Bain,NRELRef. R.Bain,NREL2727

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Production d’éthanol à partirdes matières lignocellulosiques

Préparation de la matière première: déstructurer la matière lignocellulosique pour permettre l’accès aux parties sucrées (aux hémicelluloses et la cellulose)

Conversion de la cellulose en glucose: hydrolyse enzymatique (- car qté d’enzymes 10 à 100 par rapport au mais, blé…)

Fermentation des sucres en éthanol Distillation et purification finale.

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La filière "Biomass to Liquid" BtL

Conditionnement de la biomasse; Gazéification: H2/CO; Production

Centrales électriques: IGCCGazogène ou gaz à l’eau: voituresSynthèse Fischer-Tropsch (Rapport =2):

• Catalyseurs à base de fer: production d’essence;• Catalyseurs à base de cobalt: gazole et kérosène

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Réacteur “slurry “ de Sasol D = 10m, H = 60 )

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Basic principles of Biorefinery (Phase III)

Feedstocks

Processing-Technologies

Products substances and Energy

•Food & Feed Grains•Ligno-cellulosic Biomass (late grass, reed, bush)•Forest Biomass (wood, underwood, waste wood-processing)•Municipal Solid Waste (paper/cardboard, town cleaning)

•Bioprocess (bacterial, enzymatic)•Chemical processes•Thermo-chemical processes•Thermal processes•Physical processes

•Fuels•Chemicals•Materials (polymers)•Specialties •Goods

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Déchets solides Vs. Biomasse

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Combustion/Gazéification

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"Biomasse urbaine"

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CRIP-PAPRICAN: Bioraffinage

Intégration: Usines de pâtes et papiers; BioraffinagePour la production de: De papiers; D’énergie; De produits pétroliers; Des produits pétrochimiques (bioplastiques…); Pharmaceutique (Neutraceutique).

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Conclusion

Bioproduits: un potentiel pour les bioraffineries de 3ème génération une contribution à la diversification des carburants; une contribution à la diversification énergétique une contribution à la réduction des GAS

Disponibilité en terres cultivables face au marché de l’alimentation;

Attention à une crise environnementale: déforestation massive et compétition pour les ressources en eaux

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Jacques Attali: “Une brève histoire de l’avenir”

“C’est le manque qui force à aller chercher une nouvelle richesse. Les raretés sont des bénédictions pour les ambitieux.…Autre leçon: peu importe qui invente une technologie, l’important est d’être en situation -culturelle et politique- de la mettre en œuvre”


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