Soutenance de thèse Majd Elsaddik

Ce travail porte sur la conversion thermochimique de la cellulose par une approche de bio-raffinage. L'objectif de cette thèse est d'étudier la gazéification à la vapeur de la cellulose pour la production de gaz de synthèse riche en hydrogène. La paille de blé et de la sciure de bois résineux ont été sélectionnées et fractionnées à partir d'un procédé organosolv utilisant de l'acide formique dans des conditions d'exploitation modérées à l'échelle laboratoire et pilote. Des différences significatives ont été constatées dans la composition des cendres de la biomasse brute et de la cellulose en raison de l'extraction en milieu acide. Le silicium était le principal élément présent dans les cendres de cellulose. La cinétique de la gazéification à la vapeur d'eau a été étudiée par analyse thermogravimétrique. La réactivité du char de cellulose était plus faible que celle du char de la biomasse, en raison de leur composition inorganique, en métaux alcalins, alcalino-terreux et Silicium en particulier. Le comportement en gazéification du char de cellulose était principalement régi par la teneur en Si. Par la suite, une nouvelle approche de modélisation basée sur la concentration en Si a été proposée pour prédire la cinétique de gazéification de la biomasse et de la cellulose. La gazéification à la vapeur du biochar a été aussi étudiée dans un réacteur à lit fluidisé à l'échelle laboratoire sous différentes conditions opératoires. L'augmentation du ratio vapeur/carbone a permis d'augmenter la conversion du carbone et d'améliorer le rendement en gaz. L'ajout de vapeur peut améliorer le rendement et la concentration d'hydrogène par des réactions de déplacement de gaz d'eau. Cependant, l'ajout excessif de vapeur était nuisible au processus de gazéification. L'augmentation de la température a été bénéfique pour la production d'hydrogène. Cependant, la concentration d'hydrogène dans le gaz de synthèse diminue à une température plus élevée en raison de la réaction inverse de déplacement de l'eau et du gaz. Par rapport à la biomasse et aux chars de cellulose commerciaux, la conversion du carbone et le rendement en hydrogène des chars de cellulose extraits étaient plus faibles à 750°C et 850ƒ°C en raison de la teneur élevée en Si qui a fortement entravé les réactions carbone-vapeur. A 950ƒ°C, un gaz sans azote contenant plus de 55% de H2 et plus de 30% de CO a été produit à partir de la cellulose organosolv. Les résultats ont démontré l'absence de composés à base d'azote dans les produits de gazéification de charbon organosolv. En outre, les composés alcalins, en particulier K, peuvent être capturés par la silice dans le solide, ce qui empêche leur transfert dans le gaz de produit. Par conséquent, la gazéification de la cellulose a montré un fort potentiel pour produire un gaz de synthèse propre. Enfin, le prétraitement organosolv et de la pyrogazéification ont été simulés afin de proposer une intégration énergétique du procédé global et déterminer les paramètres et les conditions pour un changement d'échelle.