Transcript + CO - Université Paris 13

Nouvelles voies de valorisation des déchets
organiques en bioénergie
Déjeuner de la technologie
13 novembre
2014
Jean Pierre
ASTRUC
AVRILE
Ouverture
Animation : Marie-Anne Lebrec
Directrice Avrile
SYLABE 2 : CONFORTER LES SYNERGIES ENTRE LES LABORATOIRES DE
RECHERCHE ET LES ENTREPRISES
Monde scientifique/académique
•Laboratoires des universités et
des écoles
•Equipements
SYLABE 2 :
mise en relation et
accompagnement
Monde économique
• Entreprises
• Centres R&D
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
• Valorisation de la recherche
• Collaborations public-privé
SYLABE 2 : CONFORTER LES SYNERGIES ENTRE LES LABORATOIRES DE
RECHERCHE ET LES ENTREPRISES
• Un programme porté par Avrile, Plaine Commune et la Chambre de
Commerce et d’Industrie de Seine-Saint-Denis
• Déjeuners de la technologie en lien avec les laboratoires des universités et
écoles du territoire (Université Paris 8, Université Paris 13, Ecole d’ingénieurs
Supméca, Maison des Sciences de l’Homme, CNRS…)
• Speed labo business meetings
• Base de compétences des laboratoires Plaine Techneo en partenariat avec BPI
France
• Convention d’affaires
• Sensibilisation des étudiants à la création d’entreprises innovantes
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
AU PROGRAMME
• Éléments de contexte : état des lieux d’une filière de méthanisation à l’échelle
d’un territoire
• De nouveaux procédés de synthèse :
- L’actualité d’un industriel du secteur
- Le futur en préparation dans les laboratoires et les premières mises en
œuvres sur le terrain
- Les biocarburants de demain
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Contexte
Michaël
EVRARD
ALEC de Plaine
Commune
Etat des lieux d’une filière de
méthanisation à l’échelle d’un territoire
2009 - 2014
L’ALEC de Plaine Commune, c’est quoi ?
• L’Agence Locale de l’Énergie et du Climat
• Une association Loi 1901 à but non lucratif
• Des partenaires publics et privés
• Un réseau national
• Des missions gratuites
www.alec-plaineco.org
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Précédemment
• Animation d’un tissu d’entreprises
Un Réseau des écoindustries et des écoactivités de Plaine
Commune
• Travaux multipartenariaux sur des
thématiques :
• Emplois
• Stratégie foncière
• Méthanisation
• Écologie industrielle
• Déchets de chantiers
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Deux études sur la méthanisation
• Pas de centre d’enfouissement
• Pas de station d’épuration
2009 : Réflexion autour
d’une filière de
méthanisation sur
Plaine Commune - Etude
exploratoire concernant
les déchets organiques
industriels -
• Séparation des filières ménagère et
industrielle
• Évolution juridique et fiscale (évolution
du classement ICPE, TGAP)
• La question du tri à la source
• Un gisement et des opportunités
• Une action au niveau de l’EPA Plaine de
France
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Deux études sur la méthanisation (suite)
2011 : Etude de
faisabilité d’une filière
méthanisation de
déchets d’entreprises
sur le territoire de
Plaine Commune
• Portage technique et politique
• Possibilité de petite unité de
méthanisation
• Coût économique
• Synergie et solidarité territoriale
(SYCTOM, Blanc-Mesnil, Romainville)
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Un regain d’intérêt évident
• Décrets concernant l’injection biogaz
• Difficultés des projets industriels TMB
• Obligation réglementaire pour les producteurs de biomasse
• Des projets locaux (Aubervilliers ?)
• Plan filière de 2014
• La trigénération
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
AGENCE LOCALE DE L’ENERGIE
ET DU
CLIMAT DE PLAINE COMMUNE
[email protected]
8, rue des Boucheries
93200 Saint-Denis
01 48 09 40 90
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Nouveaux procédés de synthèse
Romain
MARTIN
INEVAL
Environnement
L’actualité d’un industriel du secteur
Valorisation agronomique et énergétique de la biomasse
non ligneuse par un procédé biologique: la méthanisation
Qu’est-ce que la méthanisation?
a b 3

CnHa O b Nc Sd   n    c 

4 2 4
d
d
n a b 3
 H2 O      c   CO 2 
2 8 4 8
4
2
d
n a b 3
    c   CH4  cNH3  dH2 S
2 8 4 8
4
 Une réaction biologique complexe de dégradation de la matière organique, en
absence d’oxygène
 Observée dans les marais, les cimetières, les décharges, etc.
 Connue depuis longtemps, mais complexe et chère à mettre en œuvre, sauf
depuis…
• l’augmentation du prix du pétrole
• Les préoccupations environnementales et l’avènement des Energies Renouvelables
 Objectifs:
• Meilleure gestion des minéraux et de la matière organique des effluents d’élevage pour la
fertilisation des cultures
• Réduction des nuisances olfactives
• Réduction des émissions de Gaz à Effet de Serre
• Production d’énergie
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Environnement général d’une installation
BIOGAZ (60% CH4 ; 40% CO2)
Déchets
industriels
METHANISATION
Déchets
agricoles
Alimentation
animale et
humaine
Electricité
Cogénération
du biogaz en Chaleur
électricité et
en chaleur
Epuration, compression
pour production de GNV
Production
d’engrais pour
utilisation locale
ou export
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
CH4
Epuration du
biogaz en
biométhane
et CO2
CO2
Des écarts de développement en Europe
France en 2014
- 578 sites
- 70% ISDND
 Développement important:
Allemagne, Danemark, Benelux
Objectif en France:
 1500 installations en 2017
 100% de gaz « Vert » en 2050
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Mise en œuvre technologique de la méthanisation
 Paramètres thermodynamiques
• Absence d’oxygène  cuves fermées
• Maintien de la température (12°C; 37°C; 55°C)  cuves
isolées et chauffées
• Maintien de la charge organique et du pH 
alimentation régulière et contrôlée
 Géométrie adaptée à la biomasse
• Biomasse liquide chargée  Infiniment mélangé
(agitation forte mécanique ou par injection de biogaz)
• Biomasse solide et/ou pâteuse  Procédé piston (cuve
horizontale avec brasseur lent)
• Biomasse très sèche  Procédé « batch » ou
« discontinu » (garage)
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Quelques mots sur INEVAL
•
Spécialiste de la méthanisation de substrats complexes et variés
•
Digestion en procédé continu humide et sec
•
Tout régime de température
Quelques chiffres:
•
Création d’INEVAL Environnement en 2009
•
R&D, Ingénierie, Conseil et Direction de chantier en interne
•
Exécution des chantiers, fabrication industrielle externalisées
 Utilisation de ressources locales: entreprises et matériel
•
Equipe de 4 personnes à Bobigny (93)
•
Partenariat fort avec OGIN (Pays-Bas): 8 personnes
•
Références: Pays-Bas (12), France (2), Roumanie (1)
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Adaptation des procédés aux spécificités françaises
France = grand producteur de céréales
 paille présente en abondance
 très utilisée dans l’élevage.
La biomasse doit être bien
préparée avant d’être digérée.
Le substrat dominant sur notre
territoire est solide et pailleux
 différence par rapport à nos
voisins européens
Broyage et
hydrolyse
Séparation de phase
Digestion secondaire
Digestion
Une vache sans dent ne donnera pas ou peu de lait !
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Exemple de mise en œuvre du prétraitement
Procédé de prétraitement
Mouillage et
découpe
• Stockage
• Découpe
• Mouillage
• Gestion inertes
• Dosage
Trémie
Molares®
d’alimentation
Hydrolyse
solide
• Stockage
• Maturation
• Dosage
• Charge
• Hydrolyse • Pompe
organique
• Homogéné pour
jusqu’à
isation
substrat
10kg de
• Percolation solide,
MOD/m3/j
jusqu’à
45% de MS
Introduction
paille
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
• Défibrage
• Ouverture
des cellules
Ajout
liquide
Pompe
piston
Réacteur
« piston »
Deux références en France
Sologne Biogaz (45)
- 50/j de fumier équin et déchets de légumes
- Injection électricité 850kW
- Chauffage: centre aquatique
GAEC La Lougnolle (79)
- 30/j de fumier bovin et caprin et divers coproduits agricoles
- Injection électricité 400kW
- Chauffage: école, collège, habitations, sécheur foin, sécheur
semences, industriel de l’embouteillage
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Les besoins technologiques de la filière
Conception de procédés capables de gérer une grande variabilité
de la biomasse (densité, texture, granulométrie, etc)
 Gestion de la présence importante d’indésirables
Matériel robuste pour environnement agricole
 Besoin de limiter les prises d’échantillon et les mesures longues
et délicates
 Instrumentation en ligne (humidité, acides gras volatiles, etc.)
 Capteurs logiciels pour le pilotage d’un procédé biologique complexe
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Contact
Merci pour votre attention !
Contact
Romain MARTIN
[email protected]
01.79.63.15.97
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Mehrdad
NIKRAVECH
LSPM, Université Paris 13
Le futur en préparation dans les
laboratoires et les premières mises en
œuvres sur le terrain
La plasma-catalyse au service de la transformation du
biogaz en hydrocarbures liquides.
REvalorisation des Déchets Organiques en Energie éCOResponsable : REDO-ECOR
Abdel Kader
RAHMANI,
Claudia
LAZZARONI
Lamia
ZNAIDI
Contexte : Réchauffement climatique –besoins
énergétiques
Directives européennes :
• Réduction des émissions de gaz à effet de serre
• Diminution de 50% du niveau 1990*
• Assurer les approvisionnements énergétiques
•
Injecter 20% d’énergie renouvelable d’ici 2020**
La filière biogaz doit prendre une part importante (directives CE)*:
1- Dans les énergies renouvelables
2- Gestion des déchets organiques
*Objectifs de la communauté européenne
**Construction de 300 méthaniseurs annoncée le 2 juillet 2014 par le ministre de
l’agriculture.
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Biogaz
• Mélange CH4 et CO2 issu de la dégradation naturelle des déchets organiques
• CH4 et CO2 : les principaux Gaz à Effet de Serre
 sans contrôle, émission directe dans l’atmosphère
 Source d’énergie renouvelable ; pouvoir calorifique inférieur :
7kWh/Nm3
 Source de matière première pour la chimie : méthanol, éthanol, acide
acétique etc.
Source de revenu pour les exploitants agricoles
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Tendances actuelles : cogénération
90% des usines biogaz opèrent par combustion interne
Electricité (GWh)
Chaleur (ktep)
Inconvénients :
• Chaleur en l’été, électricité hors période de pointe
• Faible efficacité : 26% à 34% (micro-turbine 25 kW à 150 kW), 48% (installations
250 kW)
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Solution alternative : hydrocarbures liquides
Méthanol, éthanol, acide acétique …
• Produits à haute valeur ajoutée de l’industrie chimique
• Densité énergétique élevée : capacité de stockage élevée
• Faible coût de transport
• Indépendance /réseaux de collecte gazier : impact sur le prix de
rachat
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Projet REDO-ECOR (USPC*)
Objectif : Mise en œuvre de dispositif individuel de valorisation du
biogaz en HC liquide
Spécifications :
• Utilisable en fermes isolées et exploitations de petite taille
• Puissance 25 -100 kW
• Utilisation facile
• Adaptation à des charges d’alimentation discontinue
• Mise en régime rapide
• Basse température
• Automatique
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Plus-values sociétales attendues
Double
gain
Impact
social
Emplois
Liberté
• Remplacer un coût (l’évacuation des déchets) par un
revenu complémentaire et diversifié
• Préserver l’existence des petites et moyennes structures
• Revitaliser les territoires ruraux
• apport d’une source d’énergie autonome
• rentabilisation des exploitations
• amélioration des conditions de vie
• Création d’emplois liés à la fabrication et à la maintenance des unités
• Dispositif individuel alternative au réseau de collecte centralisé
• Production carburants liquides alternative à la cogénération
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Projet REDO-ECOR
Procédé compacte,
Pilotage simple,
Démarrage à froid,
Mise en régime rapide,
Réactif, sélectif,
H2 CO
Biodiésel
Bioénergie
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Démarche proposée
1- Elaboration de catalyseurs spécifiques sur solides
granulaires, méthodes :
•
Spray Plasma
•
Polyol
•
SolGel, Imprégnation
2- Reformage plasma-catalyse de CH4-CO2 à température
ambiante
34
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
1-Procédé d’élaboration Spray Plasma en lit fluidisé (SFP)
ZnO-Cu
Lit fluidisé sous plasma
Précurseurs : nitrate, chlorure, acétate de
nickel, zinc, aluminium etc
Nébuliseur ultrasonique
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
 la simplicité de la technique Spray
 la grande réactivité du milieu
plasma
35
Caractérisation des couches d’oxydes déposées
Catalyseur : NiO/Al2O3,
Microscopie à force atomique (AFM)
Images AFM 3D et 2D de dépôt de Ni sur un substrat de verre
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
36
2- Mise en œuvre de réacteur plasma-catalyse
Électrons + Molécules  excitation électronique et vibrationnelle  dissociation moléculaire
Recomposition fragments moléculaires sur catalyseurs spécifiques  nouveaux produits
 Propriétés des milieux Synergie
hors-équilibre
plasma Propriétés des
catalyse
catalyseurs solides
• Efficacité
• Réduction des coûts
• Contrôle des produits
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Mécanismes réactionnels
voie thermique
CH4 + CO2↔ 2 CO + 2 H2
Water gas shift:
CO + H2O ↔ CO2 + H2
Boudouard:
2CO ↔CO2 + C
700 °C
ΔH = -171 kJ/mol
Réactions Plasma
(température ambiante)
Réactions électrons - méthane
CH4 + e- CH3. + H+ +2 eCH4 + e- CH2. + H2 + eCH4 + e- CH. + H+ + H2 +2 e-
Réactions électrons – CO2
CO2+ e- CO +O. + eCO2 + e- C + O2+ eCO2 + e- C + 2 O. + eFisher-Tropsch (catalytique):
38
∆H°298= 247 kJ/mol
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Maitrise de l’énergie des électrons
(2 n+1) H2 + n COCnH(2n+1)+ n H2O
Technologie basse température Plasma-catalyse
Financement : PIE CNRS 2009, Labex SEAMS
2013, SPC 2014
Gaz de synthèse (H2+ CO), C2H6, C2H4
Méthanol, Ethanol, Ac. Acétique …
Elaboration de Catalyseur
CH4/CO2/Ar
Plateforme de
préparation de
gaz
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
39
Résultats marquants : synergie plasma/catalyse
taux de conversion en fonction de puissance injectée
(20-30 ev/molécule CH4)
Distribution des HC obtenus avec ZnO-Cu
/Al2O3
0,7
acide
acétique
0,6
CO2(Ni/Al2O3)Plasma
CH4(Ni/Al2O3)Plasma
CO2(CuZnO)Plasma
CH4(CuZnO)Plamsa
taux de conversion
0,6
0,5
0,4
acide
propanoi
que
0,3
0,2
0,1
0,5
méthanol
éthanol
1
2
0
3
4
0,4
Distribution des HC obtenus avec Ni/Al2O3
0,3
0,4
méthanol
0,35
0,2
0,3
0,25
0,1
éthanol
acide
acétique
2
3
0,2
0,15
0
0,1
0
20
40
puissance
injectée
(watt) 2014
Déjeuner
de la technologie
- 13 novembre
60
0,05
acide
propanoi
que
0
1
4
Plus-values scientifiques attendues
Impact de
l’autonomie
énergétique
sur l’économie
du monde
rural
Coût de la
valorisation en
hydrocarbures
liquides
comparé aux
systèmes
cogénératifs
Formation
Masters
Doctorants
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Elaboration
de nouveaux
catalyseurs
(brevets)
Synergie
plasmacatalyse
Intensification
Fischer
Tropsch
sous plasma
Modélisation
multi
physique et
multi échelle
du procédé
Laboratoires associés au projet
Trois laboratoires de SPC engagés :
• LSPM-CNRS Université Paris 13
• ITODYS Université Paris Diderot
• LIED Université Paris Diderot
Deux laboratoires nationaux partenaires :
• Laboratoire de Génie Chimique de Toulouse
• L’Institut de Recherches sur la Catalyse et l’Environnement de
Lyon (IRCELYON)
Partenaires industriels ???
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Merci de votre attention
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Moussa
DICKO
LSPM - UP13
Le futur en préparation dans les
laboratoires et les premières mises en
œuvre sur le terrain.
Valorisation de la biomasse lignocellulosique sur le
territoire de la Réserve de Biosphère de Fontainebleau et
du Gâtinais
Paolo
STRINGARI
Christophe
COQUELET
CTP – Mines Paristech
Jean-Michel
MARTIN
Réserve de biosphère
de FontainebleauGâtinais
Biomasse
Quelle biomasse?
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Biomasse Lignocellulosique
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Biomasse Lignocellulosique
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Valorisation par Pyrolyse
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
48
Valorisation
Rendement
Pyrolyse rapide
13% gaz
Valeur du
marché
énergie
75%
liquide
biomolécules
biocarburant
12%
solide
fertilisant
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
49
Composition de la biohuile
Extraction et séparation
difficiles
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
50
Point de départ : ANR Memobiol
Modélisation à l’Echelle Moléculaire pour les BIOraffineries Lignocellulosiques
Objectif: méthodes prédictives de propriétés thermodynamiques
Acquisition expérimentale
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Simulateur de
procédés et de
propriétés
thermophysiques
COSMO (calcul ab initio)
Simulation moléculaire
(champ de force AUA4)
Collaboration initiale
Les partenaires scientifiques
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Aller vers le procédé : choix de la pyrolyse rapide
• Produire de la biohuile localement au
LSPM
• Conditions d’obtention connues
• Développer des méthodes d’analyse
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Longue Expérience du CTP
• Etude thermodynamique des diagrammes de phases
• Modélisation/Mesures, Ebulliométrie
• Conception d’appareillages
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Ancrer notre recherche sur un territoire
Le territoire
Les partenaires scientifiques
BioValue
Stagiaires communs:
-Technologie
-Etude de la ressource
-Etude des débouchés
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Financement par la Région
Les partenaires scientifiques
BioValue
Le territoire
Le partenaire institutionnel
Financement d’équipements
Financement d’un contrat postdoctoral
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Travail actuel
• Modèle thermodynamique
• Modèle cinétique
• Modèle de transport
Extraction liquide-liquide
Choix de solvants
1) qui marchent
2) respectueux de l’environnement
Extraction par fluide supercritique
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Simulation du Procédé
Collaborations futures – déjeuner de la technologie
COOPERATIVES
AGRICOLES
La ressource
Les partenaires scientifiques
BioValue
Le territoire
Les partenaires institutionnels
INDUSTRIEL
?
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
COLLECTIVITE
?
Financement thèse
Financement du
projet à maturité
Merci de votre attention
Questions?
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Jean-Michel
MARTIN
Réserve de
biosphère de
FontainebleauGâtinais
Le futur en préparation dans les
laboratoires et les premières mises en
œuvre sur le terrain
BIOVALUE : les 1ères mises en œuvre sur le territoire de
la réserve de biosphère de Fontainebleau-Gâtinais
Man and Biosphere
Programme scientifique international lancé dans les années 1970
visant à établir une base scientifique pour améliorer les relations
homme-nature au niveau mondial.
Objectif :
Un des enjeux majeurs des gestionnaires de ces territoires est de
concilier activités économiques et maintien voire amélioration de
l'état de l'environnement.
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Plan d’actions de Madrid
Le programme MAB s’est adapté pour répondre efficacement à 3
nouveaux problèmes mondiaux :
1. L’accélération du changement climatique et ses conséquences
pour la société et les écosystèmes.
2. La perte de plus en plus rapide de biodiversité et de diversité
culturelle.
3. L’urbanisation rapide, facteur des changements
environnementaux.
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Un réseau mondial
Il en existe
actuellement 631
dans 117 pays.
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Le réseau national
En France :
13 réserves de
biosphère
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Réserve de biosphère de Fontainebleau et du Gâtinais
Association loi 1901 :
Conseil d’administration
réunissant les principaux
acteurs locaux
60 km au sud de Paris
sur 2 départements 91 et
77
150 544 ha
126 communes
267 665 habitants
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Exemple : EQUIMETH
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Equimeth : les chiffres clés
• Déchets : 35 000 tonnes/an (60% fumier équin, 40% déchets verts /
industries agroalimentaires)
• Valorisation du biogaz : épuration et injection dans le réseau GrDF
Biométhane Produit : 3 000 000 m3/an (chauffage et eau chaude 6
communes voisines)
• Bilan CO2 : - 3 000 tonnes/an. Soit l’équivalent de la consommation en
électricité de 716 familles.
• Valorisation principale des digestats par épandage : 17 kT des digestats
solides et 17 kT des digestats liquides dans un rayon de 20km sur 4 590 ha
• Construction : 2015
• Démarrage de l’injection prévu pour 2016.
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Biovalue : les objectifs du projet
• Valorisation de la BIOMASSE LIGNOCELLULOSIQUE (végétaux,
bois, paille)
• Lancer une « nouvelle » activité de valorisation du bois local et
démarrer sur le territoire une activité d’économie / chimie verte
• Echelle locale et implication des acteurs opérants sur le territoire
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Impact socio-économique
• Développement de nouvelles activités industrielles (emplois) écoresponsables
• Création d’activités économiques secondaires (PME qui utilisent
localement les produits chimiques)
• Retour positif en terme d’expérimentation/d’image pour le
territoire
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Ecologie territoriale : étude de cas de la scierie
Objectifs du procédé:
autonomie énergétique
de la scierie et
valorisation des résidus
Utilisation des coproduits pour la
production de chaleur et
d’électricité pour la
scierie
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Biovalue : les acteurs
COOPERATIVES
AGRICOLES
La ressource
Les partenaires scientifiques
BioValue
Le territoire
Les partenaires institutionnels
INDUSTRIEL
?
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
COLLECTIVITE
?
Financement thèse
Financement du
projet à maturité
Buts atteints
• Identifier, cartographier les ressources disponibles dans le territoire
donné évitant la concurrence avec les besoins écologiques et le
domaine de l’alimentation humaine et animale
• Evaluer la ressource en termes d’humidité, composition et prix (de
la ressource)
• Etudier la faisabilité énergétique d’un exemple de Biovalue
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Merci de votre attention
Jean-Michel Martin,
Directeur de la réserve de Biosphère de Fontainebleau et du Gâtinais
[email protected]
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Programme d’action
• 2015-2017 : R&D (pyrolyse et marché de la chimie verte)
• 2018 : Prototype et 1ère commercialisation
• Après 2018 : Recherche & Développement/Industrialisation
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Jean-Philippe
PASSARELLO
LSPM – UP13
Les biocarburants de demain
Jean-Charles de
HEMPTINNE
Rafael LUGO
IFPEN
Une collaboration entre LSPM-UP13 et IFPEN
Recherche amont orientée vers le développement,
l’optimisation de procédés
Propriétés
Thermo.
- solubilité
- température d’ébullition
- domaine de miscibilité,…
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Simulateur
de procédés
PROSIM PLUS
TM
Recherche amont orientée vers le développement,
l’optimisation de procédés
Propriétés
Thermo.
Simulateur
de procédés
Données expérimentales
Données rares



Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Conditions sévères
Systèmes complexes
Composés mal connus
Recherche amont orientée vers le développement,
l’optimisation de procédés
Modèle
thermo.
Propriétés
Thermo.
Simulateur
de procédés
Données expérimentales
Modèle thermodynamique prédictif général
applicable à de nombreux corps et mélange
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Mise en oeuvre: outils théoriques + mesures
équations d’état SAFT
mesures d’équilibre
u(r)
e
Modélisation
thermodynamique
s
s
P=
Prep
+
Pchaîne
r
e
+
PLondon
IR
+
Ppolaire
+
Expérience
Passoc
alcanes, oléfines,…
aromatiques, oxygénés,…
alcools, eau,…
Monte Carlo
Simulation
moléculaire
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Démarche: des molécules les plus simples au plus complexes
2001
2006
2014
hydrocarbures lourds et
molécules dans la biohuile
hydrocarbures et oxygénés
plus complexes
hydrocarbures
simples
Alcanes
CH3-CH2-…-CH2-CH3
Oléfines
CH2=CH3-…-CH2-CH3
Alcools
CH3-CH2-…-CH2-CH2-OH
Esters, éthers, cétones,…
O
CH3-CH2-…
…-CH2-CH3
O
Alkyle aromatiques
…-CH2-CH3
Alkyle phénols
Dérivés furaniques
…-CH2-CH3
O
CH=O
OH
Esters et éthers aromatiques
O
…-CH2-CH3
Di-esters
CH3-CH2-…
O
O
O
(CH2)n
Poly-aromatiques
…
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
O
…-CH2-CH3
Fabrication de biocarburants de 2nde génération
Torréfaction
Gazéification
Purification
Syngas
FischerTropsch
biocarburant
Technologie
avancée
Très cher
énergétiquement
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Fabrication de biocarburants de 2nde génération
Technologie
avancée
Faible PCI
Prétraitement
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Hydrolyse
enzymatique
Fermentation
Distillation
éthanol
Fabrication de biocarburants de 2nde génération
collaboration LSPM – IFPEN
depuis 2010
Pyrolyse flash
/ upgrading
Conversion
hydrothermale
biohuiles
Hydrogénation
biocarburant
Transport facile
Basse teneur en soufre et en azote
Faible PCI
Instabilité chimique
Grande viscosité
Acidité forte
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Projet ANR MEMOBIOL 2010-2012
IFPEN
Mines Paris-Tech
ENSTA
LSPM
Description thermodynamique de mélanges de molécules
contenues dans la biohuile d’origine lignocellulosique
Familles de molécules typiques dans la biohuile:
1.dérivés du furane
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
2.dérivés du phénol
3.sucres
Projet ANR MEMOBIOL
2010-2012
Etude systématique de mélanges:
dérivés du furane
dérivés du phénol
sucres
+
hydrocarbures
eau
Résultats:
 nouvelles mesures
 meilleure compréhension des phénomènes physiques
 développement d’un modèle thermodynamique dédié
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Thèse sur la solubilité de l’hydrogène en milieu oxygéné
vapeur
H2
…-CHO
…-OH
…-COOH
…-O-…
 nouvelles mesures
 estimation par
moléculaire
H2
…-C=O
liquide
(molécules simples)
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
2012-2015
simulation
 développement d’un modèle
thermodynamique dédié
Conclusion - perspectives
Malgré des avancées notables, il reste beaucoup à faire pour
déboucher sur un procédé de valorisation de la biohuile
 acquisition de nouvelles mesures
 description des charges réelles
 étude de la vitesse de réaction
Déjeuner de la technologie - 13 novembre 2014
Quelques infos utiles …
Prochains rendez-vous de la filière
• Journées Recherche et Industrie biogaz-méthanisation :
3, 4 et 5 Février 2015 à Rennes (ATEE / Club Biogaz)
http://jri2015.irstea.fr/jri2015/
• Forum Recherche / Industrie « Matériaux Biosourcés » :
20 janvier à Paris (3BCAR)
http://www.3bcar.fr/fr/evenements-a-venir/74-le-20janvier-2015-a-paris
Poursuite des échanges autour d’un buffet
En salle M100 de l’IUT
Contacts
AVRILE : Esther Heinrich / 01 49 40 36 76 /
[email protected]
CCI Seine-Saint-Denis : Julie NGUYEN / 01 48 95 11 31 /
[email protected]