Article

1 - PROCÉDÉS DE VALORISATION THERMOCHIMIQUE DE LA BIOMASSE

2 - L'EAU SUPERCRITIQUE

3 - GÉNÉRALITÉS SUR LA GAZÉIFICATION EN EAU SUPERCRITIQUE

4 - TECHNOLOGIES DE GAZÉIFICATION EN EAU SUPERCRITIQUE

5 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : J7010 v1

Gazéification de biomasse en eau supercritique

Auteur(s) : Olivier BOUTIN, Jean-Christophe RUIZ

Relu et validé le 02 nov. 2021

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RÉSUMÉ

La valorisation de la biomasse est au cœur des interrogations sur les ressources énergétiques au cours du xxie siècle. Pour les biomasses humides, un procédé intéressant de valorisation est la gazéification en eau supercritique, qui permet la production d'un gaz énergétique très intéressant de par son origine non fossile. La gazéification en eau supercritique s'adresse plus particulièrement à des biomasses très humides. L'influence des conditions opératoires principales sur la nature et les rendements de conversion de ce procédé sont détaillés et les pilotes de laboratoire les plus importants sont présentés.

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ABSTRACT

Biomass gasification in supercritical water

Biomass valorization is at the heart of the questions concerning energetic resources in the twenty-first century. Regarding humid biomass, gasification in supercritical water is an interesting valorization process as it allows for the production of a valuable energetic gas due to its non-fossil origin. Gasification in supercritical water concerns more specifically very humid biomass. The influence of the principal operating conditions on the nature and conversion yield of this process are detailed and the most important laboratory pilots are presented.

Auteur(s)

  • Olivier BOUTIN : Ingénieur École nationale supérieure des Industries chimiques, Docteur en Génie des procédés - Ingénieur-chercheur au Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA Marcoule)

  • Jean-Christophe RUIZ : Ingénieur-chercheur au Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA Marcoule) - Responsable du projet Eau supercritique au sein du laboratoire des Procédés supercritiques et de Décontamination.

INTRODUCTION

La valorisation de la biomasse est au cœur des interrogations sur les ressources énergétiques au cours du xxie siècle. Elle en est un des enjeux majeurs. Le terme biomasse regroupe des significations très diverses, depuis une biomasse noble destinée à l'alimentation, comme les céréales, jusqu'à des biomasses assimilables à des déchets comme les vinasses issues de la fabrication de betterave ou les boues biologiques de station d'épuration. Dans le cas des biomasses humides un procédé de valorisation d'intérêt est la gazéification en eau supercritique. Ce procédé permet d'éviter une étape de séchage et, moyennant des conditions de pression et de température adéquates, la production d'un gaz énergétique pouvant contenir de l'hydrogène, du méthane, du monoxyde de carbone et/ou des hydrocarbures légers. L'intérêt suscité par ce procédé est donc à situer dans la problématique globale de l'accès à une énergie d'origine non fossile ainsi que dans la problématique des gaz à effet de serre, l'utilisation de biomasse s'insérant dans un cycle court du carbone. La gazéification en eau supercritique s'adresse plus particulièrement à des biomasses très humides (plus de 70 % d'humidité) qu'il n'est donc pas nécessaire de sécher au préalable. Les températures de réaction sont relativement basses (maximum de 700 °C), comparées aux procédés de gazéification en voie classique ou sèche (typiquement 900 °C). Cela limite la production de gaz polluants, type dioxines ou NOx. De même, le milieu aqueux de solvatation permet de limiter la formation de solides et de goudrons. Les gaz visés sont l'hydrogène principalement, mais également un mélange hydrogène et monoxyde de carbone (mélange pour la synthèse Fisher Tropsch), ou la production de méthane. L'influence des conditions opératoires principales sur la nature et les rendements de conversion sera détaillée dans cet article (pression, température, concentration initiale de la biomasse, présence ou non de catalyseurs). Le développement industriel de ce procédé n'étant pas réalisé à ce jour, les pilotes de laboratoire les plus importants (jusqu'à 100 kg.h-1) seront présentés.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-j7010

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - LEUSBROCK (I.), METZ (S.), REXWUNKEL (G.), VERSTEEG (G.) -   Quantitative approaches for the description of solubilities of inorganic compounds in near-critical and supercritical water.  -  Journal of Supercritical Fluids, 47, 117 (2008).

  • (2) - KHAN (M.S.), ROGAK (S.) -   Solubility of Na2SO4, Na2CO3 and their mixture in supercritical water.  -  Journal of Supercritical Fluids, 30, 359 (2004).

  • (3) - GUAN (Q.), SAVAGE (P.), WEI (C.) -   Gasification of alga Nannochloropsis sp. in supercritical water.  -  Journal of Supercritical Fluids, 61, 139 (2012).

  • (4) - CHAKINALA (A.), BRILMAN (D.), VAN SWAAIJ (W.), KERSTEN (S.) -   Catalytic and non-catalytic supercritical water gasification of microalgae and glycerol.  -  Industrial Engineering Chemistry Research, 49, 1113 (2010).

  • (5) - SCHMIEDER (H.), ABEL (J.), BOUKIS (N.), DINJUS (E.) -   Hydrothermal gasification of biomass and organic wastes.  -  Journal of Supercritical Fluids, 17, 145 (2000).

  • ...

1 Organismes – Fédérations – Associations

Association Innovation Fluides Supercritiques IFS

http://wikini.supercriticalfluid.org

Association International Society for Advancement of Supercritical Fluids ISASF

http://isasf.net/

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