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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, [email protected](819) 376‐5011 x 4519
