Etude des étapes primaires de la dégradation thermique de la biomasse lignocellulosique

par Anissa Khelfa

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Jean-Victor Weber.

Soutenue en 2009

à Metz .


  • Résumé

    La biomasse est une source d'énergie renouvelable qui capte et stock le CO2. Les objectifs de ce travail ont été d'étudier les comportements thermiques de la biomasse et de ses constituants (cellulose, hémicellulose et lignine). Nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux mécanismes de dégradation thermique des polymères naturels survenant en premier dans les traitements thermiques(les mécanismes primaires). Ce travail a été réalisé dans le cadre de l'ACI "Biomasters" avec le soutien du crédit mutuel. Les comportements thermiques de différentes biomasses et de ses constituants ont été étudiés en utilisant la thermogravimétrie (ATG), la pyrolyse couplée à la spectrométrie de masse (Py-SM) et la pyrolyse couplée à la chromatographie gazeuse avec détection par spectrométrie de masse(Py-CG/SM). Nous avons montré, par ATG, que les comportements thermiques des constituants sont sensiblement différents et précisé leurs rôles dans la dégradation thermique. Nous avons aussi montré l'impossibilité de proposer des lois prévisionnelles du comportement thermique d'une biomasse sur la base des résultats obtenus pour ses constituants. En Py-SM nous avons développé une méthode permettant de mettre en évidence les fragments moléculaires les plus représentatifs de la dégradation thermique. Ceci nous a permis de préciser les constituants les plus sensibles à l'action de catalyseurs métalliques. L'analyse Py-CG/SM des mélanges a montré que les compositions des vapeurs dans les mélanges sont proches de lois d'addition simples. Nous terminons notre travail par une application de la pyrolyse / gazéification du Miscanthus pour la production d'un gaz à bonne valeur énergétique

  • Titre traduit

    Primary stages study for lignocellulosic biomass thermal degradation


  • Résumé

    Biomass is a renewable energy source, which collect and stock CO2. The objectives of this work were to study the thermal behavior of natural biomass and its components (cellulose, hemicellulose and lignin). We were particularly interested in the thermal degradation mechanisms of natural polymers arising, first, during heat treatments (primary mechanisms). This work was carried out with in the framework of the ACI "Biomasters" with the support of Credit Mutuel. The thermal behaviors of biomass and its components were studied by using thermogravimetry (TGA), pyrolysis coupled with mass spectrometry(Py-MS) and pyrolysis coupled with gas chromatography with detection by mass spectrometry (Py-GC/MS). The thermal behaviors of biomass components were shown, by TGA, to be appreciably different and their roles were specified in thermal degradation. We also showed the impossibility of proposing estimated laws of biomass thermalbehavior on the basis of the main component TGA results. With Py-MS, we developed a method allowing to highlight the most representative molecular fragments evolved during biomass thermal degradation. This enabled us to specify the most sensitive components towards metallic catalystaction. The Py-CG/SM analysis of the mixtures showed that vapor compositions in the mixtures are close to simple laws of addition. We complete our work by an application of pyrolysis/gasification of Miscanthus for the of a sas with value

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