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Jeudi 10 décembre 2015 : Thèse de Mylene Detcheberry

"Valorisation chimique de condensats issus de la torréfaction du bois : Modélisation thermodynamique, conception et analyse de procédé"

La thèse se déroulera le Jeudi 10 décembre 2015 à 14h30 dans la salle des thèses : Campus INP-ENSIACET

- Intitulé de la Thèse :

  • "Valorisation chimique de condensats issus de la torréfaction du bois : Modélisation thermodynamique, conception et analyse de procédé"

- Jury :

  • Xuan-Mi MEYER, Laboratoire de Génie Chimique, Directrice de thèse
  • Jean-Stéphane CONDORET, Laboratoire de Génie Chimique, Directeur de thèse
  • Christophe COQUELET, École des Mines de ParisTech, Rapporteur
  • Pierre CEZAC, École Nationale Supérieure en Génie des Technologies Industrielles, Rapporteur
  • Sylvain SALVADOR, École des Mines d’Albi-Carmaux, Examinateur
  • Jean-Michel COMMANDRE, CIRAD, Examinateur
  • Olivier BAUDOUIN, ProSim, Examinateur
  • Capucine DUPONT, CEA de Grenoble, Examinatrice
  • Patrick PERRE, Centrale Supélec Paris, Membre invité

- Résumé :
La biomasse lignocellulosique est considérée comme une ressource de carbone renouvelable possédant un grand potentiel pour la une valorisation énergétique et chimique. La torréfaction de la biomasse sèche (de type bois) est un procédé de transformation thermique s’effectuant à des températures comprises entre 200°C et 300°C, et un temps de séjour compris entre quelques minutes et plusieurs heures, opérant sous pression atmosphérique et en défaut d’air. Le produit principal de la torréfaction est un combustible solide hydrophobe et stable. Cette opération génère des coproduits gazeux à haute température qui sont habituellement considérés comme des effluents pénalisants, apportant au mieux un appoint d’énergie pour le procédé. Pourtant, de nombreux constituants présents dans les condensats – récupérés par condensation des coproduits de torréfaction – pourraient être valorisés comme produits chimiques bio-sourcés.
L’objectif de la thèse est de proposer un procédé de séparation-purification pour les composés condensables présents dans ces effluents gazeux. Ces condensats constituent une phase majoritairement aqueuse, contenant plus de 150 espèces organiques identifiées. Les espèces minoritaires sont présentes dans des proportions variables suivant le bois torréfié. Enfin il s’agit d’un mélange réactif et thermiquement instable, où différents équilibres chimiques sont présents.
Une analyse des caractéristiques physico-chimiques des condensats a permis de proposer un milieu modèle limité à une dizaine de composés. Un modèle représentatif du comportement thermodynamique de ce mélange réactif à large spectre de masse moléculaire a été sélectionné et les paramètres d’interaction binaire identifiés. Des données expérimentales d’équilibres liquide-vapeur ont été acquises pour valider en partie ce modèle. Les composés cibles et les objectifs du procédé de valorisation ont été choisis et plusieurs stratégies de valorisation ont été élaborées et simulées sous Prosim+ sur la base de la modélisation thermodynamique. Cette étude a permis d’évaluer ces différentes stratégies en termes d’efficacité énergétique et de pureté des produits finaux pour une potentielle mise en place à l’échelle industrielle de cette filière.

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