Espèces condensables issues de torréfaction de biomasses lignocellulosiques : caractérisation aux échelles laboratoire et pilote

Condensable species released by torrefaction of lignocellulosic biomass : characterisation at pilot and laboratory scales

• Auteur / Autrice : Kim Lê Thành
• Direction : Michel Meyer, Jean-Michel Commandré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés et de l'Environnement
• Date : Soutenance le 16/11/2015
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie chimique (Toulouse ; 1992-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Stéphane Condoret
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Meyer, Jean-Michel Commandré, Capucine Dupont, Thierry Melkior
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Marias, Mathieu Pétrissans

Mots clés

Mots clés contrôlés

Adsorption

Chromatographie

Torréfaction de la biomasse

Mots clés libres

Torréfaction

Biomasse

Condensables

Chromatographie

Adsorption

Torrefaction

Biomass

Condensable species

Chromatography

Adsorption

Résumé

La torréfaction est un traitement thermique opéré entre 200 et 300 °C en atmosphère inerte améliorant certaines propriétés de la biomasse, afin d’utiliser celle-ci comme biocombustible. Nos travaux portent spécifiquement sur la caractérisation des espèces condensables produites en torréfaction, aux échelles laboratoire et pilote. En laboratoire, des échantillons de pin, frêne, miscanthus et paille de blé ont été torréfiés à 250, 280 et 300 °C en réacteur à lit fixe. Les espèces condensables ont ensuite été analysées par GC-MS, GC-GC et HPLC-MS. Cette analyse a permis d’identifier une centaine d’espèces, dont une vingtaine, quantifiée, représente 77 % des condensables. À l’échelle pilote, un réacteur continu a été conçu, amélioré et caractérisé pour torréfier quelques kg.h-1 de biomasse. Un système de récupération multi-étagée des condensables a été développé. Des essais de torréfaction ont montré que les fractions condensées présentent des compositions chimiques différentes.

Orrefaction is mild thermal treatment carried out between 200 and 300 °C, in an inert atmosphere, improving properties of biomass, in order to use it as a biocombustible. This study focuses on the characterisation of the condensable species released during torrefaction, at laboratory and pilot scale. In the laboratory, some samples of pine, ash wood, miscanthus and wheat straw were torrefied at 250, 280 and 300 °C in a fixed bed reactor. The condensable species were analysed by GC-MS, GC-GC and HPLC-MS. Around a hundred of species were identified, including around twenty were quantified and represented 77 % of the condensable species. At pilot scale, a continuous reactor was designed, improved and characterised to treat several kg.h-1 of biomass. A multi-step recovery system for the condensable species was developped. Torrefaction experiments showed that the condensed fractions had different chemical compositions