Soutenance de thèse Manel Nasfi

Le processus de pyrolyse rapide permet de transformer des particules de biomasses ligneuses majoritairement en bio-huile. Ce liquide, plus ou moins visqueux, est composé de centaines de composés organiques, susceptible d’être valorisé en tant que biocarburant liquide ou produits courants de l'industrie chimique. La modélisation des microcinétiques et plus particulièrement la détermination des paramètres cinétiques dits ‘intrinsèques’ est un enjeu majeur pour asseoir les conditions opératoires optimales, et ainsi maximiser les rendements des produits désirés. L’objectif de ce travail est de produire des jeux de données expérimentales décrivant la réactivité de biomasses ligneuses sous contrôle cinétique au moyen d’un outil analytique conventionnel : un micro-pyrolyseur couplé à un spectromètre de masse (Py-MS). Dans un premier temps, une description détaillée des transferts de chaleur au sein du micro-pyrolyseur a été réalisée. La simulation numérique a permis d’obtenir des informations inaccessibles expérimentalement (par exemple l’histoire thermique de l’échantillon et le flux de chaleur à sa surface) et de confirmer l’existence de limitations par les transferts de chaleur. Parmi les principales conclusions de l’étude, le temps de chauffe du lit de particules est non négligeable. Par ailleurs, des taux de conversion de l’ordre de 30 % sont observés pendant la montée en température. Il est donc essentiel d’incorporer l’histoire thermique des échantillons lors des études cinétiques. En outre, les phénomènes de transport par diffusion moléculaire et advection au sein du dispositif ont été quantifiés grâce à la mesure de distribution des temps de séjour. Les données expérimentales corrigées ont été traitées au moyen d’une méthode isoconversionnelle non-linéaire et non-discriminante pour déterminer les paramètres cinétiques sous forme d’expressions polynomiales. Par la suite, ces paramètres ont été associés à des modèles cinétiques dits d’énergie d’activation variable et des énergies d’activation distribuées pour modéliser la dévolatilisation de biomasses ligneuses dans des conditions de pyrolyse rapide.