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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE ABOU LABORATOIRE DE THERMODYNAMIQUE APPLIQUEE ET MODELISATION MOLECULAIRE, Option Etude des propriétés thermophysiques des mélanges contenant des composés dérivés de la biomasse Jury proposé Président Pr Encadreur Pr Latifa NEGADI Examinateur Dr. Chaouki SELLES REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE ABOU-BEKR BELKAID DE TLEMCEN FACULTE DES SCIENCES DEPARTEMENT DE CHIMIE LABORATOIRE DE THERMODYNAMIQUE APPLIQUEE ET MODELISATION MOLECULAIRE, LATA2M MEMOIRE Pour obtenir le diplôme de MASTER en Chimie Option : Chimie Physique et Analytique par Madame Badra FEDDAL-BENABED Sur le Thème Etude des propriétés thermophysiques des mélanges contenant des composés dérivés de la biomasse Pr Sidi Mohammed MEKELLECHE UAB Pr Latifa NEGADI UAB Dr. Chaouki SELLES UAB Année Universitaire 2014/2015 1 REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR BEKR BELKAID DE TLEMCEN LABORATOIRE DE THERMODYNAMIQUE APPLIQUEE ET MODELISATION MOLECULAIRE, Etude des propriétés thermophysiques des mélanges contenant des composés dérivés de la biomasse AB-Tlemcen (Algérie) UAB-Tlemcen (Algérie) UAB-Tlemcen (Algérie) REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA UNIVERSITE ABOU LABORATOIRE DE THERMODYNAMIQUE APPLIQUEE ET MODELISATION MOLECULAIRE, Option Madame Etude des propriétés thermophysiques des mélanges contenant des composés dérivés de la biomasse Jury proposé Président Pr Sidi Mohammed MEKELLECHE Encadreur Pr Latifa NEGADI Examinateur Dr. Chaouki SELLES REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE ABOU-BEKR BELKAID DE TLEMCEN FACULTE DES SCIENCES DEPARTEMENT DE CHIMIE LABORATOIRE DE THERMODYNAMIQUE APPLIQUEE ET MODELISATION MOLECULAIRE, LATA2M MEMOIRE Pour obtenir le diplôme de MASTER en Chimie Option : Chimie Physique et Analytique par Madame Badra FEDDAL-BENABED Sur le Thème Etude des propriétés thermophysiques des mélanges contenant des composés dérivés de la biomasse Pr Sidi Mohammed MEKELLECHE UAB Pr Latifa NEGADI UAB Dr. Chaouki SELLES UAB Année Universitaire 2014/2015 2 REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR BEKR BELKAID DE TLEMCEN LABORATOIRE DE THERMODYNAMIQUE APPLIQUEE ET MODELISATION MOLECULAIRE, BENABED Etude des propriétés thermophysiques des mélanges contenant des composés dérivés de la biomasse UAB-Tlemcen (Algérie) UAB-Tlemcen (Algérie) UAB-Tlemcen (Algérie) 3 SOMMAIRE Avant-propos 05 Introduction générale Références bibliographiques 07 11 CHAPITRE I : Généralité sur La biomasse 12 I.1. Introduction 13 I.2. La biomasse 14 I.3. La ressource 14 I.4. Avantages et inconvénients de la biomasse 15 I.5. composition de la biomasse 18 I.6. Les propriétés de la biomasse 21 I.7. Les principales conversions de la valorisation énergétique de la biomasse 22 I.8. Application de la biomasse 31 CHAPITRE II: Propriétés volumétriques et acoustiques des systèmes binaires II.1. Introduction 38 II.2. Partie expérimentale 38 II.3. Résultats et discussions 42 Conclusion Générale 77 4 5 Avant-propos Ce mémoire a été réalisé au Laboratoire de Thermodynamique Appliquée et Modélisation Moléculaire, sous la direction du Professeur Latifa NEGADI de l’Université AbouBekr-Belkaid de Tlemcen. Qu’il me soit permis de lui témoigner ma vive reconnaissance pour le suivi, le support et l’intérêt constant qu’elle a porté à ce travail. Je remercie tout particulièrement Madame Amina NEGADI, Professeur à l’Université Abou- BekrBelkaid de Tlemcen, pour ses compétences scientifiques, ses conseils, et son aide. Je tiens à exprimer tous mes remerciements à Monsieur Sidi Mohammed MEKELLECHE, Professeur à l’Université Abou-BekrBelkaid de Tlemcen, qui a bien voulu me faire l’honneur d’être le Président du jury. Je remercie vivement Monsieur Chaouki SELLES, Maître de Conférences à l’Université Abou-BekrBelkaid de Tlemcen, pour avoir bien voulu juger le présent travail. Je remercie également Madame Lamia BEJAOUI, Directrice du Laboratoire de Recherche sur les Macromolécules (LRM), de m’avoir permis d’effectuer des mesures de densité au sein de son laboratoire. Enfin, que toutes les personnes, qui m’ont apporté aide et soutien au cours de la réalisation de ce travail, soient sincèrement remerciées. 6 Introduction Générale 7 Le rôle de l’énergie est essentiel dans notre société. Tous nos secteurs d’activités, habitats, transports, industrie, agriculture en dépendent. Les grandes mutations technologiques dans le domaine de l’énergie ont entraîné des changements majeurs dans le fonctionnement économique et social du monde dans lequel nous vivons. Il suffit de penser à la révolution industrielle marquée par le charbon comme source d’énergie, au développement du transport automobile et aérien lié à l’exploitation à grande échelle du pétrole du XXèmesiècle, ainsi qu’au rôle croissant de l’électricité dans notre système économique. Néanmoins, à l’heure actuelle, le développement de la consommation d’énergie n’est plus seulement associé à l’idée du progrès, mais aussi à un certain nombre de menaces pesant sur notre société et notre environnement. Les risques d’épuisement des énergies fossiles, et en tout premier lieu du pétrole, représentent un premier facteur d’inquiétude. L’imminence d’un plafonnement de la production pétrolière est évoquée de manière récurrente. Les tensions sur les approvisionnements pétroliers, induites par une demande croissante, entretiennent une instabilité des prix et se conjuguent avec des facteurs politiques pour des menaces de crises. L’impact sur l’environnement de la production d’énergie à partir des combustibles fossiles devient également de plus en plus préoccupant. Aux risques pour l’environnement à l’échelle locale s’ajoute à présent le danger du réchauffement climatique provoqué par les émissions de dioxyde de carbone. La solution peut paraître simple. Il suffit de s’affranchir des énergies fossiles et de les remplacer par des énergies renouvelables (Rojey et al., 2008). Les énergies renouvelables peuvent être réparties en cinq grandes familles selon l’origine de la source, à savoir : l’énergie solaire, l’énergie éolienne, l’énergie hydraulique, l’énergie géothermique et la biomasse. Parmi les énergies renouvelables (énergie solaire, énergie éolienne, énergie hydraulique, énergie géothermique et la biomasse), c’est l’énergie issue de la biomasse qui est de loin la plus prometteuse en raison de son renouvellement, de sa biodégradabilité et de la quantité acceptable des émissions de gaz (Deglise et al., 2004). La biomasse, dans son état brut est difficilement utilisable comme combustible ou du moins avec un très mauvais rendement énergétique. Néanmoins, sa transformation permet d’obtenir des combustibles plus usuels (Magloire et al.,2004). Parmi les composés dérivés de la biomasse, le biodiesel est un des carburants de remplacement prometteurs pour répondre à ces problèmes. Le biodiesel, également connu sous le nom de méthyle d'acide gras ou un ester d'éthyle ; Il est généralement dérivé de la transestérification ou 8 l'estérification des matières premières biologiques en présence d’un alcool (éthanol ou méthanol). De ce procédé de transestérification, le glycérol est le sous-produit principal (Muhammad et al., 2012; Bevilacqua Leoneti et al.,2012). Avec une énorme production de déchets végétaux et animaux (biologiques), il est devenu très important d'explorer certaines applications du glycérol. Le glycérol peut être utilisé dans le domaine médical, dans les préparations pharmaceutiques et soins cosmétiques, dans la transformation des aliments et comme matière première dans différentes industries chimiques. Une autre utilisation du glycérol est sa conversion microbienne en 1,3-propanediol (Zeng et al., 1997). La production mondiale de 1,3-propanediol est en forte croissance en raison de la demande élevée du marché pour ses produits dérivés. En tant que molécule organique biofonctionnelle, le 1,3-propanediol possède plusieurs propriétés prometteuses pour de nombreuses réactions de synthèse en particulier en tant que monomère pour la polycondensation permettant la production des polyesters (par exemple le téréphtalate de polytriméthylène), polyuréthanes, et polyéthers (Kraus et al., 2008 ; Zeng et al.,1997). Le 1,3-propanediol intervient dans la formulation des adhésifs, des résines, des détergents, des cosmétiques, les désodorisants, ….(Kaur et al.,2012). Le 1,3-propanediol a une multitude d'autres applications représentées ci-dessous. Le 1,3-propanediol est, également, produit à partir de dérivés du pétrole tels que l'oxyde d'éthylène et de l'acroléine au moyen de processus chimiques (Guneet Kaur et al., 2012). La production du 1,3-propanediol par la fermentation du glucose est estimée aussi compétitive que les méthodes de la pétrochimie. Le procédé de bioconversion du glycérol en 1,3-propanediol a été démontré en utilisant les cultures microbiennes telles que Klebsiellapneumonia (Chen et al., 2003), Citrobacterfreundii (Boenigk, et al.,1997), Enterobacteragglomerans (Barbirato et al., 1995)., Clostridium butyricum(Abbad-Andaloussi et al., 1996; Biebl et al.,1991), et Lactobacillus reuteri (Jyotsna Jolly et al;2014). Plusieurs méthodes ont été adoptées pour la séparation de 1,3-propanediol à partir du mélange contenant de l'eau ou des alcools. Il s’agit de l'extraction liquide-liquide (Malinowski, et 9 al.,1997), la distillation extractive (Fang et al., 2006), l'extraction aqueuse de deux phases (Li et al.; 2011), la distillation moléculaire (Wang et al.,2013), …. Pour effectuer la récupération du 1,3-propanediol et du glycérol, la connaissance des propriétés thermodynamiques et thermophysiques, des composés constituant le mélange est obligatoire. Celles-ci pourraient également fournir des informations importantes sur la pureté des échantillons ainsi que les interactions intermoléculaires entre les mélanges. Ce mémoire entre dans le cadre d’un programme de recherche sur les propriétés thermodynamiques et thermophysiques des systèmes contenant des composés dérivés de la biomasse initié au sein du Laboratoire de Thermodynamique Appliquée et Modélisation Moléculaire de l’Université Abou Bekr-Belkaid de Tlemcen. Il vise à mettre à la disposition de la communauté scientifique des grandeurs expérimentales de qualité. La connaissance des propriétés thermodynamique (capacité calorifique, énergie libre de Gibbs, enthalpie molaire d’excès, …) et thermophysiques (densité, la vitesse du son, indice de réfraction, viscosité, …) permettent le développement de nouvelles corrélations et/ou modèles prédictifs. Ces propriétés uploads/Science et Technologie/ etude-des-proprietes-thermophysiques-des-melanges-contenant-des-composes-derives-de-la-biomasse.pdf