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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique UNIVERSITE d’ADRAR FACULTE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE DEPARTEMENT DES SCIENCES DE LA MATIERE Préparation du biodiesel à partir d'une huile végétale on utilisant un catalyseur hétérogène Soutenu le : 1 /06/2016 Présenté par : Membres de jury : Melle: ABDELOUAHED Somia. M: BOULGHITI Halima. Président : Dr: MENAD. Univ.d’ADRAR Encadré par : Examinateurs Mr: KALLOUM Slimane. Mr : KHELAFI Mostefa (Co-encadreur) URER/MS Mr: Berchide. Univ.d’ADRAR JUINE 2016 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME DE MASTER EN CHIMIE DE L'ENVIRONNEMENT Dédicace Je remercie tout d'abord ALLAH de m'avoir aider à réaliser ce travail Je dédie ce mémoire de fin d'étude A mon Père, A ma Mère, A mes frères et sœurs, Chacun à son nom, A toute ma famille, A tous mes amis (es), Melle: Somia Abdelouahed. Dédicaces Je remercie tout d'abord ALLAH de m'avoir aider à réaliser ce travail Je dédie ce mémoire de fin d'étude A mon Père, A ma Mère, A mes frères et sœur, A mon marié, A toute ma famille, A tous mes amis, M. Halima boulghiti. Remerciements: Nous remercions le Dieu qui nous a donné le courage et la patience jusqu’ au bout de nos études. Ce travail a été réalisé au laboratoire de l’’Unité de Recherche en Energie Renouvelables en Milieu Saharien et au niveau de l'ANRH d’Adrar. Nous remerciements vont à tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce travail en particulier : Mr. Kalloum Professeur à l’université d’Adrar pour avoir accepté de nous encadrer et de nous diriger, qu'il trouve ici l'expression de notre profonde gratitude. Un grand merci à Mr. Khelafi, attaché de recherche d’Unité de Recherche en Energies Renouvelables en Milieu Saharien pour l'encadrement et tous ce qu'il nous a fait. Nous remercie également le membre de jury pour l’honneur qu’il me fait en acceptant de présider, d’examiner et de juger ce modeste travail. Tous les enseignants (es) et laborantins (es) de l’URERMS pour leur aide, et l'équipe de laboratoire d'université d’Adrar. Sans oublier, Je tiens à exprimer mes vifs remerciements à toutes les liseuses de chimie de l’environnement « promotion 2016 ». Sommaire Liste des tableaux………………………………………………………………...…I Liste des figures et les photos…………………………………………………..….II Liste des abréviations……………………………………………………………..IV Introduction générale………………………………………………………….….(01) Chapitre I : Généralité sur les biocarburants I.1. Définition des biocarburants……………………………………………….……(03) I.1.1. Les biocarburants de 1ère génération……………………………...........(03) I.1.1.1 La filière biodiesel ……………………..……………....…….(03) I.1.1.2 La filière alcool ……………………….………………….….(03) I.1.2. Les biocarburants de 2ème génération…………….……...………….…(04) I.1.2.1 La filière biochimique………………..………..……………..(04) I.1.2.2 La filière thermochimique…………...………..……………...(04) I.1.3. Les biocarburants de 3ème génération……….……………...……….…(04) I.2. Les avantages et inconvénients des biocarburants……..……………..………...(05) I.3. Biodiesel………………………………………………………………………...(06) I.4. La conversion des triglycérides en biodiesel…………………………………....(07) I.5. Généralités sur les huiles végétales……………………………………....…..…(07) I.5.1. Définition……………………………………………………………...(07) I.5.2. Les différentes sources d’huile…………………….………..…...……(08) I.5.3. Caractéristiques chimiques des huiles végétales……………………...(08) I.5.3.1. Utilisation…………………………..…………………..…………....(08) I.6. La réaction de transestérification………...……………………….……………...(09) I.6.1 Historique …………………………….…………………..….…………(09) I.6.2 Définition ………………………………………………...….…………(09) I.6.3. Le mécanisme de la réaction de transestérification……..……………..(10) I.6.3.1. Mécanisme de transestérification en cas d'une catalyse basique…………………………………………………………….……....….(10) I.7. But de la réaction de transestification…………………………………....………(11) I.8. Les paramètres influents la cinétique de cette réaction................................….....(11) Sommaire I.8.1 le rapport alcool/huile…………………….…………….……….....……(11) I.8.2 La nature et la qualité de l’huile………………………………..……(11) I.8.3 La nature, la quantité et le type de catalyseur…………...…………..(11) I.8.4 La température et la pression………………………………..………(11) I.9. Etude de l’effet des paramètres réactionnels sur la réaction de transestérification………………………………………………………………….…………(12) I.9.1. La catalyse………………………………………………………………..…....(12) I.9.1.1. Catalyse homogène……………………………………………..……….…...(12) I.9.1.2. La catalyse hétérogène………………………………………..……………...(13) I.9.1.2.1.Catalyseur hétérogène bisque…….……………………….……………......(13) I.9.1.3.Comparaison entre catalyses homogène et hétérogène...…………………….(14) Chapitre II: Le palmier dattier : II.1.Le palmier dattier en Algérie …………………………………..……………………….(15) II.1.1.Situation actuelle du patrimoine phoenicicole Algérien………………...…….(15) II.1.2.Potentiel Phoenicicole Algérien….....................................................................(16) II.1.3.Evolution des plantations du palmier dattier dans les principales wilayas productrices ………………………………………..………..…………………...…..(17) II.2.Noyau de dattes (ND) …………………………………………..………………..……..(17) II.2.1.Caractéristiques physiques (morphologie) du ND…………..………….……..(18) II.2.2.Composition chimique du ND………………………...……………...………..(18) II.2.2.1.Composition en matière protéique……………………………...........(18) II.2.2.2.Composition en éléments minéraux ………...……………..………..(19) II.2.2.3.Cendres……………………………………………………………...(20) II.2.3.Actions pharmacologiques……………………………………………….…....(21) II.3.Différentes utilisations du noyau de dattes …………..………..………………………..(21) II.3.1.Alimentation animale………...……...………………………..……………………….(21) II.3.2.Fabrication de charbon actif……………………………………….…………………..(22) Sommaire II.3.3.Autres utilisations……………………………………………..……………………….(22) Chapitre III: Partie Expérimentale : III.1 Matériels et méthodes………….……...……………………………………………......(23) III.2 Synthèse et caractérisation du catalyseur…………………...…………………………..(24) III.2.1 Synthèse du catalyseur……………...….…………………………………......(24) III.2.1.1 matériels utilisés………………………………………………..…...(24) III.2.1.2 Méthodes..…………………...…………………………………......(24) III.2.1.2.1 Le lavage des noyaux de datte...…………….……………(24) III.2.1.2.2 Le séchage…..……………...……………………………..(24) III.2.1.2.3 Retissage…..……………………...………………...……(25) III.2.1.2.4 Le broyage…...……………………………………..……..(25) II.2.1.2.5 La calcination…………………………….………..…….....(26) III.3 Caractérisation physico-chimique du catalyseur……………..………..…………..........(26) III.3.1 Principe de la méthode……...………………...…………………….………...(26) III.3.2 Appareillage…...………………………………………….…………….….....(28) III.4 Caractérisation de l’huile de cuisson (usagée)………...…………………...……..…….(28) III.4.1 Paramètres physico-chimiques…...……………………………………….......(28) III.4.1.1 Paramètres physiques………...………………………………..........(28) III.4.1.1.1 Indice de réfraction (AFNOR T 60 212)…………..……...(28) III.4.1.1.2 La densité……………..………………...……………...…(29) III.4.1.1.3 La viscosité…..………………………...……………..…...(30) III.4.1.2 Paramètres chimiques……..………………………………….……..(31) III.4.1.2.1 Indice d’acide (AFNOR T60 204)……..………....……....(31) III.4.1.2.1.1 Principe…………………………………..…..……....(31) III.4.1.2.1.2 Mode opératoire…………………….…..…..……….(31) III.4.1.2.1.3 Expression des résultats……….………..…..………..(32) III.4.1.2.2 L’indice de saponification (AFNOR T60 206)…………..….....…(32) III.4.1.2.2.1 Principe………………………………..…………..…(32) Sommaire III.4.1.2.2.2 Mode opératoire………………..………………...….(32) III.4.1.2.2.3 Expression des résultats ……......…………….……..(32) III.5 Transestérification (synthèse du Biodiesel)………….…...…………………...………...(33) III.5.1 Méthode……………………...………………………..………..…………....(33) III.5.2 Caractérisation du biodiesel…...……………………………………………...(35) III.5.2.1 Spectroscopie infrarouge (FTIR)……………...………………...….(35) III.5.2.2 Principe de la technique…………………………………......….….(35) III.5.2.3 Spectre infrarouge……………...………………….………...……...(36) III.5.3 Préparation de l'échantillon pour analyse IR……...….………………...……..(37) Chapitre IV : Résultats et interprétations : IV.1. Analyse physico-chimique de l’huile utilisée.………………………………………....(38) IV.1.1. caractérisation d'huile usager……………………………………………..….(39) IV.1.2. Résultats et discussion...……….………………………………………….....(39) IV.2. Caractérisation de catalyseur………...……………………….………………………..(40) IV.2.1. Par spectroscopie à flamme………….………………………………...…….(40) IV.3. Caractérisation de biodiesel…….………………………………………………...…....(41) IV.3.1. Résultats………………..……………..…………………………………..….(41) IV.4. Effet de la température de calcination du catalyseur sur le rendement en biodiesel……………………………………………………………………………………...(44) IV.4.1. Résultats et discussion…...………….…………………………………….....(44) IV.5. Effet de la concentration du catalyseur sur le rendement en biodiesel………………...(45) IV.5.1. Résultats et discussion…...…………………………………………...….......(45) Conclusion générale………………………………………………………………..……….(46) Référence bibliographie. ………………………………………………………………….. (47) I Chapitre I : Généralité sur les biocarburants Tableau I.1 les principaux avantages et inconvénients des biocarburants…….………...p (05) Tableau I.2 Comparaison entre catalyses homogène et hétérogène…………….............p (14) Tableau I.3 Composition biochimique des noyaux de dattes Irakiennes……….…….....p (16) Tableau I.4 Composition en éléments minéraux des noyaux des dattes………….……..p (16) Chapitre II: Le palmier dattier : Tableau II.1 : Evolution des plantations du palmier dattier dans les principales wilayas productrices. ………………………………………………………………………….…p (17) Tableau II.2 Composition en matières protéines (% MS) du ND .............………….…..p (19) Tableau II.3 Composition en éléments minéraux du ND de différentes variétés…….....p (20) Tableau II.4: Pourcentage des cendres existant dans le ND des différentes variétés de dattes.....................................................................................................................................…...P (20) Chapitre III: Partie Expérimentale Tableau III.1 produits et matériels utilisés…………...…………………………………p (23) Chapitre VI : Résultat et interprétation : Tableau IV.1Composition chimique du catalyseur…………………….…......................p (38) Tableau VI.2 Les caractéristiques de l'huile usager utilisé pour la production de biodiesel……………………………………………………….…………...................................p (39) Tableau IV.3 Propriétés physiques du biodiesel produit à partir d'huile usagée …….…p (40) Tableau IV.4 Comparaison entre les spectres IR de l'huile et du biodiesel …….............p (42) Tableau IV.5 Effet de la température de calcination sur le rendement en biodiesel (temps de réaction 3 heurs, concentration du catalyseur 5%)……………………………...........................p (43) Tableau I.6 Effet de la Concentration du catalyseur sur le rendement en biodiesel (T de calcination 800 °C temps de réaction 3 heurs)……………………………………………….....p (44) II Chapitre I : Généralité sur les biocarburants Figure I.1 Filière du biodiesel…………………………………………………………..p (07) Figure I.2 Réaction de transestérification……………………………………………….p (09) Figure I.3 Réactions successives de la transestérification……………………..………..p (10) Figure I.4 Mécanisme de transestérification en cas d'une catalyse basique…………….p (10) Figure I.5 Deux types de ruptures de liaisons possibles dans la réaction de transestérification. ……………………………………………………………….………...........p (12) Chapitre II: Le palmier dattier : Figure II.1 répartition des palmiers dattier sur le territoire national………….………...p (15) Figure II.2 Potentiel Phoenicicole Algérien……………………….………….………...p (16) Figure II.3 Schéma datte et son noyau…………..……………………………………...p (18) Chapitre III: Partie Expérimentale Figure III.1Schéma de principe de la méthode Spectrophotométrie à flamme………….p (27) Figure III.2 Spectrophotométrie d'émission de flamme………………………..….…….p (28) Figure III.3 Organigramme de synthèse du Biodiesel à partir d'huile usagée……...…...p (34) Photo III.1 L'étuve de séchage……………………………..…………………………...p (24) Photo III.2 Micro broyeur………………………………………...……………………..p (25) Photo III.3 Four à moufle……………………………………………..……..………….p (26) Photo III.4 Réfractomètre…………………………………………………..…..……….p (29) Photo III.5 Densimètre…………………………………………………………..............p (30) Photo III.6 Montage de transestérification…………………………………………...….p (34) Photo III.7 Mélange réactionnel après centrifugation........………………………...……p (34) Photo III.8 Ampoule à décanté………………………………………………………….p (34) Photo III.9 Spectre infrarouge…………………………………………….......…..….….p (36) Photo III.10 Caractérise de biodiesel par IR……………………………………..……...p (37) III Chapitre IV : Résultat et interprétation Figure IV.1 Spectres IR de l'huile usagée et son biodiesel correspondant……………....p (41) Figure IV.2 Courbe du rendement en fonction de la température de calcination.............p (43) Figure IV.3 Effet de la concentration du catalyseur sur le rendement en biodiesel (T de calcination 800 °C, temps de réaction 3 heurs, rapport massique méthanol/huile 2/5)…............p (44) IV AFNOR: Normes fixées par les américains. ASTEM : Association française de normalisation. CO: Monoxyde de Carbone. CO2 : Dioxyde de carbone. CaO : Oxyde de calcium. CDARS : Commissariat au Développement Agricole des Régions Sahariennes. DG : Di glycérol. DRDPA : Direction de la Régulation et du Développement des Productions Agricoles. EEHV : Esters éthyliques d’huiles végétales. EMHV : Esters méthyliques d’huiles végétales. EN : Normes européens FTIR : Fourier Transform InfraRed G : Glycérol GES : Gaz à effet de serre. g : gramme. Hcl : acide chlorhydrique. HVB : Huile végétale brute. IA : indice d’acide. IR : infrarouge IS : indice de saponification. KBr : bromure de potassium. KOH : Hydroxyde de potassium. MADR : Ministère de l'Agriculture et du Développement Rural. MG : mono glycérol MgO : oxyde de magnésium. ml : milli litre. mm2/s : milli mètre carré par seconde. MS : matière sèche. N : normalité en mol.l-1 NaCl : Chlore de sodium V ND : Noyau de dattes PM : Poids moléculaire R uploads/Geographie/ preparation-d-x27-un-biodiesel-a-partir-d-x27-une-huile-vegetale-on-utilisant-un-catalyseur-heterogene.pdf