La biomasse et ses différentes applications - aqme.org · Métallurgie (biocoke) Remplacement du...

Jean‐Philippe Jacquesa, Simon Barnabéba InnoFibre, centre d’innovation des produits cellulosiques,(CCTT du cégep de Trois‐Rivières), Trois‐Rivières (Québec), Canada, G9A 5E6b Centre de recherche sur les matériaux lignocellulosiques (CRML), Université du Québec à Trois‐Rivières, Trois‐Rivières (Québec), Canada, G9A 5H7

29e congrès de l’AQMELe 7 mai 2015, Québec

La biomasse et ses différentes applications

• Centre collégial de transfert de technologies (CCTT)• Membre du réseau TransTech regroupant 1000 experts• Affilié au Cégep de Trois‐Rivières• Regroupe plus de 20 chercheurs et techniciens• Recherche dans le secteur des pâtes et papiers• Valorisation de la biomasse résiduelle.

Innofibre

• Regroupement de 49 CCTT, regroupant plus de 1000 experts

• CCTT: Centres collégiaux de transfert de technologie

• Actif depuis plus de 20 ans• Mission: accompagner votre 

entreprise ou votre organisation dans l’innovation

• Recherche appliquée• Soutien technique• Développement technologique• Information et la formation• Innofibre: Pôle de recherche.

Le secteur des pâtes et papier

La solution: le bioraffinage

Selon le NREL/DOE (plutôt liée à une infrastructure…):“A biorefinery is a facility that integrates biomass conversion processes and equipment to produce fuels, power, and chemicals from biomass.”

Selon le IEA Bioenergy Agreement Task 42 Biorefinery :“Biorefinery is the sustainable processing of biomass into a spectrum of marketable products (food, feed, material, chemicals) and energy (fuels, power, heat).”

La solution: le bioraffinage

La biomasse résiduelle

Forestière

Algale Culture énergétique

AgricoleRésidus 

organiques

Taux d’humidité; Pouvoir calorifique; Granulométrie; Densité énergétique; Le transport ; Contaminants; Le taux de cendres.

Attention, les biomasses ne sont pas toutes identiques! 

Elles ont chacune leurs propriétés:

$/tonne ou $ / Btu ?

Le conditionnement de la biomasse, très important

Broyage, déchiquetage

Tamisage

Broyures, copeaux propres

Broyage, déchiquetage et tamisage

Valorisation de la biomasse

Développement de produits à base de bois

Litière Agribed, offre de meilleures performances que la ripe de bois

AgribedRipe de bois

Concentration totale de bactéries

Analyse des émissions atmosphériques: CO, CO2, O2, NOx, SO2, dioxines, furanes, etc.

Système de combustion ‐ 300 kW

Manufacturer M/K

Number of unit 2

Volume 20 liters

Maximum pressure 2.2 barg

Maximum temperature 220oC

Manufacturer Metso

Volume 0,74 m3

Heating mode Direct steam pressure

Maximum pressure 800 kPag

Maximum temperature 175oC

Consistency 15‐40%

Réacteur pressurisé, digesteur

Manufacturer Entek

Model E‐max 27 mm

Screw – diameter 27 mm

Screw – length 1296 mm

Ratio L/D 48

Number of barrels 12

Maximum temperature 246oC

Number of liquid feeders 2

Number of solid feeder 1

Motor 30 kW

Maximum speed 1200 t/min

Extrudeuse double rotation

18

Valorisation sur place ou locale des coproduits 

Hydrolyse enzymatique & fermentation

BIOETHANOL 

Distillation

Alimentation porcineBioplastiques? 

Résidus organiques de la ferme ou locaux

Ferme agricole

Chaleur usine‐ferme

Marchés locauxBiopesticide ?

Production d’inoculantsmicrobiens à 

partir des résidus en bioréacteur

Production d’enzymes sur placeen bioréacteur 

ouMicro‐usine 

de production locale d’enzymes Genencor – A Danisco division

Fraction‐nementréactif

Hémicelluloses nutritives

Lignine valorisable

Cellulose hautement digestible

Résidus de maïsdisponibles dans un rayon de <30 km

RécolteEntreposage et conditionnement

Intégration d’une usinepilote d’éthanolcellulosique à uneferme agricoleProjet Agrosphère et coll.

Drêche

Alimentation porcine

La pyrolyse 

La to

rréfactio

n

=

=

+

+

Les conversions thermochimiques

Métallurgie (biocoke)Remplacement du coke en boulettes de minerais de fer250$ ‐ 500$/tonne1

Combustion (biocharbon)Remplacement des combustibles fossilesGranules torréfiées: 215$/tonne1

Purification (charbon activé)Remplacement des produits chimiques pour purification de l’air et l’eau3800$ ‐ 4200$/tonne

Amendement au sol (biochar)Remplacement des engrais chimiquesMarché en développement

Matériaux compositesRemplacement de la farine de bois280$‐300$ /tonne

1 Bertrand, Sylvain (2012). Industrial applications of solid biofuel‐ Carbon FX Technology

Les produits biosourcés

Pyrolyse régionale, Haut‐St‐Maurice

Deuxième forêt la plus productive au Québec

Le secteur forestier est la principale économie locale générant près de 40% des emplois

Présence d’entreprise de première et deuxième transformation du bois

Les intervenants municipaux et entreprises locales participent           activement à la mise en place de ce projet

Le bioraffinage à l’échelle régionale permettrait de conserver et créer des emplois dans la région.

Démonstration avec la Forêt d’enseignement et de rechercheMailhot

Quelques chiffres…

Biomasse résiduelle Granules Granules 

torréfiées Biocharbon Charbon minéral

Huile pyrolytique

Taux d’humidité (% ) 30‐ 45 7‐ 10 1‐ 5 1‐ 5 10‐ 15 15‐ 30

Pouvoir calorifique (MJ/kg) 9‐12 15‐ 16 20‐ 24 30‐ 32 23‐ 28 17‐ 20

Volatiles (% db) 70‐75 70‐ 75 55‐ 65 10‐ 12 15‐ 30 ND

Carbone Fixe (%db) 20‐ 25 20‐ 25 28‐ 35 85‐ 87 50‐ 55 56

Densité apparente (kg/l) 0.2‐ 0.25 0.55‐ 0.75 0.75‐ 0.85

Environ  0.20 0.8‐ 0.85 1‐ 1.1

Densité énergétique (GJ/m3) 2‐ 3 7.5‐ 10.4 15‐ 18.7 6‐ 6.4 18.4‐ 23.8 1100‐ 1250

Modifié d’après Kema Nederland BV ‐ Overview of international developments in torrefaction and WPAC

Source : Kamm et al., 2006

MCB‐1001, 12 nov., AUT14 25

Visio

n am

éricaine

 (DOE)

Vision américaine (DOE)

Valorisation de la biomasse résiduelle (forestière, agricole, urbaine, etc.)

Développement de produits et procédés– Analyse de la biomasse résiduelle et des produits;– Essai avec nos équipements pilotes;

Travail en collaboration avec l’entreprise et autres centres de recherche, pôle de recherche;

Financement de R et D disponible– CRSNG, CRIBIQ, MITACS, etc.– (1000 $ investit par l’entreprise en RnD = jusqu’à 3000$)

Venez visiter nos installations à Trois‐Rivières.

En résumé

Merci de votre attention!

Jean‐Philippe Jacques, Ing., M.Sc.Ingénieur de recherche, InnofibreJean.philippe.jacques@cegeptr.qc.ca(819) 376‐5011 x 4519