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Pyrolyse flash de biomasse lignocellulosique : comment catalyser la désoxygénation au cours des mécanismes primaires et secondaires ?

Eibner S.. 2015. Ouagadougou : 2iE, 220 p.. Thèse de doctorat -- Chimie et Physicochimie des Matériaux, Thèse de doctorat -- Chimie et Physicochimie des Matériaux, Thèse de doctorat -- Chimie et Physicochimie des Matériaux.

La pyrolyse flash est un procédé attrayant pour convertir la biomasse lignocellulosique en bio-huiles, intermédiaires énergétiques potentiellement valorisables en biocarburants et/ou intermédiaires chimiques. L'émergence d'une telle filière requiert la mise au point d'une stratégie catalytique efficace et innovante qui permette de diminuer la teneur en oxygène des bio-huiles. Notre démarche a consisté à tester si l'imprégnation d'un précurseur catalytique dans la biomasse permet d'agir sur les mécanismes primaires afin de favoriser la désoxygénation. Puis, nous avons cherché à favoriser le craquage catalytique des vapeurs de pyrolyse en utilisant un catalyseur hétérogène. Nos travaux montrent que la pyrolyse de biomasse imprégnée avec des sels de nitrates - Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn et Ce - favorise principalement la dépolymérisation de la cellulose aux dépens de sa fragmentation. En outre, la présence d'anions nitrate catalyse la formation d'anhydrosaccharides déshydratés, employés pour synthétiser des molécules complexes. Après pyrolyse, un support carboné contenant des nanoparticules métalliques est obtenu et peut être valorisé pour catalyser la désoxygénation de molécules modèles en phase vapeur. Néanmoins, l'activité catalytique de ces charbons est limitée par leur faible surface spécifique, comme le montre la comparaison avec un charbon actif commercial contenant des nanoparticules métalliques. Parmi les métaux testés, le catalyseur à base de cérine s'avère très efficace pour réduire l'acidité des bio-huiles et catalyser la formation de dérivés phénoliques. De plus, ce catalyseur de craquage catalytique permet de réduire la teneur en oxygène de l'huile de pyrolyse et d'augmenter sa densité énergétique. Ce résultat encourageant suggère que le craquage catalytique pourrait être mis en oeuvre en complément de l'hydrodésoxygénation dans une filière de production de biocarburants. Cette alternative permet de réduire le coût de l'hydrodésoxygénation et notamment la consommation de dihydrogène. (Résumé d'auteur)

Mots-clés : propriété physicochimique; composition chimique; rendement; charbon; chromatographie sur gel; chromatographie en phase gazeuse; réacteur à lit fluidisé; catalyseur; catalyse; minéralisation; gazéification; biocarburant; combustion; pyrolyse; bois; lignocellulose; biomasse

Thématique : Sources d'énergie renouvelable; Technologie des produits forestiers

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