Procédé de fabrication de biocarburants à partir de biomasse lignocellulosique biologiquement destructurée

par David Kpogbemabou

Thèse de doctorat en Géochimie organique

Sous la direction de André Amblès et de Laurent Lemée.

Soutenue en 2011

à Poitiers .

mots clés

• Biomasse
• Catalyseurs
• Tétrahydronaphtalène
• Compost

Résumé

L'utilisation de carbone fossile à des fins énergétiques est une des principales causes d'émission de gaz à effet de serre. L'utilisation de sources d’énergie alternatives telles que les biocarburants permet de limiter ces émissions. La deuxième génération de biocarburants représente une perspective intéressante mais nécessite une étape d'hydrodésoxygénation très consommatrice en hydrogène. L'objectif de ce travail était de valoriser la biomasse lignocellulosique par un procédé original associant conversions biochimique (destructuration) et thermochimique (hydroliquéfaction catalytique). La matière organique a été caractérisée au cours de la destructuration par des techniques d'analyse physico-chimiques (DRIFTS, ATD/ATG), ainsi qu'à l'échelle moléculaire par des techniques couplées à la spectrométrie de masse (headspace, pyrolyses, thermochimiolyse). L'étude des biomarqueurs lipidiques a permis de montrer que l'activité biologique évolue rapidement avant de se stabiliser vers 36 jours. La biomasse lignocellulosique déstructurée a été convertie en biohuile par hydroliquéfaction catalytique. La température et le temps de réaction ont été optimisés. L'influence du solvant, du catalyseur et de la déstructuration ont été étudiés. Le fractionnement chimique (IHSS) a mis en évidence la part importante de la fraction réfractaire, «l'humine». Cette fraction semble être la plus intéressante pour la liquéfaction en termes de quantité et de qualité de biohuile formée.

Titre traduit

Manufacturing process of bio fuel from lignocellulosic biomass biologically unstructured

Résumé

The use of fossil carbon for energy is a major cause of emission of greenhouse gas emissions. The use of alternative energy sources such as biofuels can reduce these emissions. The second-generation biofuels is an interesting step but requires an important hydrogen consuming for hydrodeoxygenation step. The objective of this work was to develop lignocellulosic biomass by an original process combining biochemical conversions (decomposition of organic matter) and thermochemical (catalytic hydroliquefaction). Organic matter was characterized during the decomposition step by physico-chemical techniques (DRIFTS, DTA / TGA), as well as by molecular using mass spectrometry (headspace, pyrolysis, thermochemolysis). The study of lipid biomarkers showed that the biological activity is changing rapidly before stabilizing around 36 days. Lignocellulosic biomass has been converted into bio-oil by catalytic hydroliquefaction. The temperature and reaction time were optimized. The influence of the solvent, the catalyst and the decomposition were studied. The chemical fractionation (IHSS) has highlighted the important part of the refractory fraction, the "humin". This fraction appears to be most interesting for liquefaction in terms of quantity and quality of bio-oil formed.