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Fabrication de bioénergies à partir Fabrication de bioénergies à partir de la de la biomasse forestière biomasse forestière È BIOMASSE FORESTIÈRE: BIOMASSE FORESTIÈRE: ÉTAT DE LA SITUATION AU BAS ÉTAT DE LA SITUATION AU BAS- -SAINT SAINT-LAURENT LAURENT Par : ABDELKADER CHAALA PH D Par : ABDELKADER CHAALA, PH. D. Directeur scientifique R&D Hôtel Rimouski Rimouski – Le 27 novembre 2008 Enjeux Enjeux Enjeux Enjeux Réduction des gaz à effet de serre Indépendance énergétique Indépendance énergétique Création et/ou maintien d’emplois Diversification des activités agricoles et forestières Développement durable et innovation industrielle Regroupements de producteurs Les territoires ruraux deviennent attractifs s’il y a: des opportunités d’emplois, d’innovation et de diversification; pp p , ; un équilibre entre l’industrie alimentaire, la production énergétique et l’espace forestier; un apport d’un bénéfice réel aux acteurs économiques agricoles, forestiers et ruraux. Généralement, les technologies de bioénergies de première, deuxième et troisième génération sont compatibles avec l’environnement la santé et l’avenir des territoires ruraux l environnement, la santé et l avenir des territoires ruraux. TECHNOLOGIES DE TECHNOLOGIES DE TECHNOLOGIES DE TECHNOLOGIES DE FABRICATION DE FABRICATION DE BIOÉNERGIES DE PREMIÈRE BIOÉNERGIES DE PREMIÈRE BIOÉNERGIES DE PREMIÈRE BIOÉNERGIES DE PREMIÈRE GÉNÉRATION GÉNÉRATION Technologies de première génération Technologies de première génération Technologies de première génération Technologies de première génération (Technologies controversées) (Technologies controversées) Fabrication de biodiesel à partir des lipides (acides gras) contenus dans les huiles végétales propres ou usées (ex : canola soya tournesol gras des abattoirs gras de (ex.: canola, soya, tournesol, gras des abattoirs, gras de phoques, etc.) Fabrication de bioéthanol à partir du sucre ou de l’amidon Fabrication de bioéthanol à partir du sucre ou de l amidon (betteraves, cannes à sucre, maïs, blé, orge, etc.) Fabrication de biogaz par méthanisation à partir des résidus g p p organiques biologiquement dégradables (déchets domestiques et municipaux, coupures de gazon, fumiers et lisiers, sous- produits d’usines de transformation agroalimentaires (abattoirs, b l i ) é id î h é id d ill boulangeries, etc.), résidus maraîchers, résidus de pailles et huiles de friture usées) Procédé de fabrication du biodiesel Procédé de fabrication du biodiesel Procédé de fabrication du biodiesel Procédé de fabrication du biodiesel Rendement pour différents types Rendement pour différents types p yp p yp de matières premières de matières premières GRAINES GRAINES GRAS HUILES DE GRAINES DE SOYA GRAINES DE CANOLA GRAS D’ABATTOIR HUILES DE FRITURE USÉES MATIÈRE PREMIÈRE 1000 kg 1000 kg 1000 kg 1000 kg Biodiesel 180 kg 400 kg 1000 kg 900 kg Glycérine 18 kg 40 kg 100 kg 100 kg Tourteau 820 kg 600 kg - - Procédé de fabrication du bioéthanol Procédé de fabrication du bioéthanol Procédé de fabrication du bioéthanol Procédé de fabrication du bioéthanol Matières premières Matières premières Biomasse riche en sucrose (canne à sucre, betterave sucrière, etc.), en amidon (maïs, orge, blé, pomme de terre, etc.) ou en cellulose (résidus agricoles tels que la paille ou les cannes b é, po e de te e, etc.) ou e ce u ose ( és dus ag co es te s que a pa e ou es ca es de maïs, résidus forestiers, cultures énergétiques telles que le panic érigé ou des arbres à courte rotation). P d f b i i Processus de fabrication 1. Broyage des grains (maïs, blé) afin de produire une farine. 2 Hydrolyse de l’amidon: eau enzyme (alpha-amylase) et farine (120 à 150 °C) 2. Hydrolyse de l amidon: eau, enzyme (alpha-amylase) et farine (120 à 150 C) 3. Saccharification: l’enzyme (glucamylase) convertit l’amidon en glucose (ex.: dextrose). 4. Fermentation: levures pour fermenter les sucres. Produits: liqueur de 8 et 15 % d’éthanol et dioxyde de carbone d éthanol et dioxyde de carbone. 5. Distillation: alcool pur à 96 %. 6. Déshydratation: enlever les traces d’eau. Rendement approximatif d’éthanol en fonction Rendement approximatif d’éthanol en fonction pp pp de la matière première de la matière première CULTURE RENDEMENT (l/Ha) Canne à sucre 6 000 Canne à sucre 6 000 Betterave 5 000 Maïs-grain 3 000 Blé 2 500 Orge 1 000 Procédé de fabrication de biogaz Procédé de fabrication de biogaz g par méthanisation par méthanisation Biométhanisation : dégradation naturelle en l’absence d’oxygène de la biomasse par des microorganismes vivants. Gaz produits Méthane (50 à 75 %) Dioxyde de carbone (25 à 45 %) Hydroxyde sulfureux (H S) Hydroxyde sulfureux (H2S) Hydrogène (H2) Eau (H2O) Oxygène (O2) ≈(2 %) Oxygène (O2) ≈ (2 %) Ammoniac (NH3) Azote (N2) 3 Un biogaz à 70 % de méthane a un pouvoir calorifique de l’ordre de 6,59 kWh/m3 ≈ un litre d’essence. Un élevage de 1 500 porcs peut fournir l’équivalent de 650 litres de propane par jour. Schéma simplifié du procédé de méthanisation Schéma simplifié du procédé de méthanisation Schéma simplifié du procédé de méthanisation Schéma simplifié du procédé de méthanisation MÉTHANE GAZ CARBONIQUE Matières premières utilisées Matières premières utilisées Matières premières utilisées Matières premières utilisées INTRANTS MATIÈRE SÈCHE (%) PRODUCTION (M3/T DE MATIÈRE FRAÎCHE) S (%) (M3/T DE MATIÈRE FRAÎCHE) Lisier de porcs 6 16-23 Lisier de bovins 8 13-32 Fumier de volailles 24 61-112 Déchets domestiques 20 126 Foin (ensilage) 30 145 Maïs (ensilage) 30 197 Gras 25 238 TECHNOLOGIES DE TECHNOLOGIES DE TECHNOLOGIES DE TECHNOLOGIES DE FABRICATION DE FABRICATION DE BIOÉNERGIES DE DEUXIÈME BIOÉNERGIES DE DEUXIÈME BIOÉNERGIES DE DEUXIÈME BIOÉNERGIES DE DEUXIÈME GÉNÉRATION GÉNÉRATION Fabrication de biocarburants par pyrolyse Fabrication de biocarburants par pyrolyse Fabrication de biocarburants par pyrolyse Fabrication de biocarburants par pyrolyse Pyrolyse = décomposition thermique à des températures de 450 – 500 °C de substances organiques solides dans un milieu avide d’air. Produits générés : biohuiles (60 - 65 %), charbon (20 - 25 %) et gaz (10 - 15 %). Le gaz est généralement ili é d l édé l i ê d’é i utilisé dans le procédé lui-même comme source d’énergie. Fabrication de biocarburants par pyrolyse Fabrication de biocarburants par pyrolyse Fabrication de biocarburants par pyrolyse Fabrication de biocarburants par pyrolyse L édé d l d Le procédé de pyrolyse permet de : produire des biocarburants liquides, gazeux et solides à partir des é id f i résidus agro-forestiers; réduire les coûts de transport de la biomasse agro-forestière; diminuer le gaspillage d’énergie par le brûlage sur place des résidus diminuer le gaspillage d énergie par le brûlage sur place des résidus qui restent dans les champs après les récoltes; détruire les pathogènes contenus dans des matériaux potentiellement d ( b d’ i ) dangereux (abats d’animaux); retourner au sol les nutriments N, P, K, C en épandant le charbon pyrolytique; py y q ; s’adapter à plusieurs biomasses agro-forestières et résidus de transformation. Matières premières utilisées Matières premières utilisées Matières premières utilisées Matières premières utilisées M iè i i h b Matières organiques riches en carbone Surplus des terres agricoles Déboisement des forêts Résidus agricoles Résidus de transformation du bois Résidus de transformation du bois Déchets organiques des ménages Boues municipales p Boues papetières La teneur en humidité est d’environ 12 %. Processus de fabrication de Processus de fabrication de biocarburants par pyrolyse biocarburants par pyrolyse Produits obtenus et usages potentiels Produits obtenus et usages potentiels Produits obtenus et usages potentiels Produits obtenus et usages potentiels Bi h il Biohuiles Les huiles contiennent des acides, des alcools, des esters, des aldéhydes, des cétones, une huile lourde, une huile soluble, d’autres composés organiques et de l’eau. Totalité comme combustible : chaleur et électricité (substitut de mazout ou de gaz naturel) Séparées en fractions : vernis, pitch lévoglucosane, furfural, des produits pharmaceutiques comme le catéchol, le gaïacol et le syringol, pesticides et herbicides, résines Produits obtenus et usages potentiels Produits obtenus et usages potentiels Produits obtenus et usages potentiels Produits obtenus et usages potentiels Ch b Charbon Le charbon est utilisé : dans l’industrie chimique; dans la métallurgie; dans la fabrication de charbon actif; dans la fabrication de charbon actif; comme agent de conditionnement des sols; comme combustible; etc. Gaz Gaz Le gaz est utilisé dans le procédé pour son énergie. Utilisation de la biohuile Utilisation de la biohuile Utilisation de la biohuile Utilisation de la biohuile Fabrication de biocarburants par gazéification Fabrication de biocarburants par gazéification Fabrication de biocarburants par gazéification Fabrication de biocarburants par gazéification Gazéification = décomposition thermique à des températures de 900 - 1100 °C de substances organiques solides dans un milieu oxygéné contrôlé ou en présence de vapeur d’eau oxygéné contrôlé ou en présence de vapeur d eau. Produits générés : gaz riche en hydrogène et en monoxyde de g g y g y carbone appelé syngaz (80 – 85 %). Le syngaz est utilisé comme combustible ou comme matière première pour la fabrication d’alcools d’éthers et d’hydrocarbures d alcools, d éthers et d hydrocarbures. Gazéification combinée avec le procédé de Fischer-Tropsch p p Diesel synthétique et uploads/Industriel/ boienergies-a-partir-de-la-biomasse-ferestiere.pdf