Thèse soutenue

Valorisation de la bagasse de canne à sucre par pyrolyse lente et de son sous-produit pour la protection du bois
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Auteur / Autrice : Febrina Boer
Direction : Meriem FournierMarie-France Thévenon
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biologie et écologie des forêts et des agrosystèmes
Date : Soutenance le 11/06/2021
Etablissement(s) : Paris, AgroParisTech
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIReNa - Science et ingénierie des ressources naturelles (Lorraine)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Silva (Lorraine)
Jury : Président / Présidente : Christian Jay-Allemand
Examinateurs / Examinatrices : Christian Jay-Allemand, Bertrand Charrier, Romain Rémond
Rapporteurs / Rapporteuses : Bertrand Charrier, Romain Rémond

Résumé

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Les résidus de biomasse, comme la bagasse de canne à sucre, ont un grand potentiel pour fournir des sources d’énergie renouvelables. Cependant, ses propriétés naturelles telles que sa faible densité, son faible pouvoir calorifique et sa sensibilité à la biodégradation peuvent limiter son utilisation. Pour améliorer son efficacité énergétique, la pyrolyse lente–processus de décomposition thermique dans un environnement pauvre en oxygène–peut être appliquée en transformant la biomasse en un charbon riche en carbone. Dans un scénario typique de pyrolyse lente, la biomasse est lentement chauffée pour produire principalement du charbon, dont les vapeurs organiques sont souvent considérées comme des produits secondaires. Cependant, il y a un intérêt à récupérer ce sous-produit en condensant la vapeur organique générée pendant la pyrolyse à des fins diverses. De plus, ce produit a une longue histoire en raison de ses avantages en tant que bio-pesticide utilisé par les agriculteurs traditionnels, notamment dans les pays asiatiques. Dans cette étude, la bagasse a été pyrolysée pour co-produire du charbon et du liquide de pyrolyse (huile de pyrolyse) en utilisant un réacteur de laboratoire à lit fixe. Différents paramètres ont été testés, tels que les températures (400 °C et 500 °C), la vitesse de chauffe (1 °C/min et 10 °C/min) et le temps de séjour (30 min et 60 min). Cette étude vise à évaluer le potentiel de valorisation de la bagasse dans le but de densifier l’énergie (conversion de la biomasse en charbon) et de valoriser l’utilisation de son sous-produit (liquide de pyrolyse) pour la protection du bois. Les résultats ont montré que le rendement en charbon diminue avec l’augmentation de la température de pyrolyse mais entraîne une amélioration favorable du pouvoir calorifique; tout en générant une masse élevée de rendement liquide. Les conditions de pyrolyse optimales pour co-produire le charbon et le liquide de pyrolyse étaient la température de 500 °C et la vitesse de chauffe de 10 °C/min, donnant 28,97% de charbon et 55,46% de liquide. Les principaux composés du liquid de pyrolyse étaient l’eau, l’acide acétique, le glycolaldéhyde, la 1-hydroxy-2-propanone, le méthanol, l’acide formique, le lévoglucosane, le furfural, suivis de quelques composés phéno- liques et de dérivés du guaiacol. Le liquid de pyrolyse présente également une activité anti-fongique et anti-termite à des concentrations relativement faibles dans les essais biologiques sur boîtes de Pétri. Lorsqu’il est traité au bois de hêtre et de pin, le liquid de pyrolyse indique une bonne protection contre les termites (Reticulitermes flavipes) et les champignons Basidiomycete (Coniophora puteana et Rhodonia placenta, une pourriture cubique et Trametes versicolor, une pourriture fibreuse) à une concentration de 50% et 100%. Cependant, il reste lessivée lorsqu’il est exposé à l’eau ou à une forte humidité, ce qui indique que des études futures devraient être menées pour trouver comment diminuer sa lessivabilité.Mots clés: biomasse, charbon, pyrolyse lente, bagasse de canne à sucre, liquide de pyrolyse, protection du bois.