Carbon production from different wood species : Determination and comparision of some properties

par Yuting Shi

Thèse de doctorat en Sciences du bois et des fibres

Sous la direction de André Zoulalian et de Laurent Chrusciel.

Le président du jury était René Gruber.

Le jury était composé de Alain Celzard.

Les rapporteurs étaient Daniel Sacco, Yang Zhang.

  • Titre traduit

    Production de charbon à partir de différentes essences de bois : détermination et comparaison de certaines propriétés


  • Résumé

    Ce mémoire traite de la carbonisation de différents déchets de biomasse par pyrolyse douce dans une première étape. Dans une seconde étape, les charbons produits ont été activés à la vapeur d'eau. Six essences de bois (charme, chêne, douglas, épicéa de Sitka, hêtre et peuplier) ont été carbonisées et l'activation a été étudiée sur 4 essences (chêne, douglas, épicéa et peuplier). La première partie de ce mémoire consiste en une étude bibliographique sur la biomasse et sa valorisation énergétique, la production de charbons et l'activation. La deuxième partie de ce rapport présente les résultats expérimentaux relatifs à la carbonisation. Lorsque la carbonisation est complète, on peut corréler les principales propriétés physiques des charbons produits à partir des propriétés initiales du bois anhydre. Les modifications anatomiques induites par la carbonisation ont été expliquées à partir de mesures sur un porosimètre à mercure et d'observations au microscope électronique. Dans la troisième partie, les charbons obtenus à partir des 4 essences citées ont été activés à la vapeur d'eau à 800 °C pendant une heure. Les principales propriétés physiques caractérisant les charbons activés ont été déterminées. L'adsorption du phénol en phase aqueuse a été étudiée et les isothermes de sorption à 25 °C ont été décrites. L'étude des transferts de matière a montré que l'adsorption du phénol pouvait être caractérisée par un coefficient global de transfert de matière. Pendant l'adsorption, trois étapes limitantes successives ont été observées pendant lesquelles le coefficient global de transfert de matière est assez constant et dont la valeur est divisée par un facteur 10 à chaque changement d'étape


  • Résumé

    This report concerns the carbonization of different biomass wastes by soft pyrolysis in a first part. In a second part, the charcoals produced have been activated by water vapor. 6 wood species (ash, oak, douglas, Sitka spruce, beech and poplar) have been carbonized and the activation has been investigated on 4 wood species (oak, douglas, spruce and poplar). The first chapter of this report consists in a bibliographical study on biomass, its energetic valorization, production of charcoals and their activation. The second chapter of this report presents the experimental results concerning the carbonization. When the carbonization is complete, the main physical properties of the charcoals produced can be correlated to the initial properties of oven dry woods. The anatomic changes induced by pyrolysis have been explained from measurements performed on a mercury porosimeter and observations on an electronic microscope. In the third chapter, charcoals produced from the 4 wood species cited have been activated with water vapor at 800 °C during 1 hour. The main physical parameters characterizing the activated carbons have been determined. The adsorption of phenol in an aqueous phase has been investigated and the isotherms of sorption at 25 °C have been described. The study of mass transfers shows that the adsorption of phenol can be characterized by a global mass transfer coefficient. During the adsorption, 3 successive limiting steps have been observed. For each step, the mass transfer coefficient is quite constant but its value is divided by about 10 after each change of step

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