La biomasse et ses différentes applications Jean Philippe Jacques a, Simon Barnabé b a InnoFibre, centre d innovation des produits cellulosiques,(cctt du cégep de Trois Rivières), Trois Rivières (Québec), Canada, G9A 5E6 b Centre de recherche sur les matériaux lignocellulosiques (CRML), Université du Québec à Trois Rivières, Trois Rivières (Québec), Canada, G9A 5H7 29 e congrès de l AQME Le 7 mai 2015, Québec
Innofibre 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.
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 Résidus organiques Algale Agricole Culture énergétique
Attention, les biomasses ne sont pas toutes identiques! Elles ont chacune leurs propriétés: Taux d humidité; Pouvoir calorifique; Granulométrie; Densité énergétique; Le transport ; Contaminants; Le taux de cendres.
$/tonne ou $ / Btu?
Le conditionnement de la biomasse, très important
Broyage, déchiquetage et tamisage Broyage, déchiquetage Tamisage Broyures, copeaux propres
Valorisation de la biomasse
Développement de produits à base de bois Litière Agribed, offre de meilleures performances que la ripe de bois Agribed Ripe de bois Concentration totale de bactéries
Système de combustion 300 kw Analyse des émissions atmosphériques: CO, CO 2, O 2, NOx, SO 2, dioxines, furanes, etc.
Réacteur pressurisé, digesteur Manufacturer M/K Number of unit 2 Volume 20 liters Maximum pressure 2.2 barg Maximum temperature 220 o C Manufacturer Metso Volume 0,74 m 3 Heating mode Direct steam pressure Maximum pressure 800 kpag Maximum temperature 175 o C Consistency 15 40%
Extrudeuse double rotation 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
Intégration d une usine pilote d éthanol cellulosique à une ferme agricole Projet Agrosphère et coll. Récolte Résidus de maïs disponibles dans un rayon de <30 km Ferme agricole Entreposage et conditionnement Résidus organiques de la ferme ou locaux Fractionnement réactif Valorisation sur place ou locale des coproduits Lignine valorisable Hémicelluloses nutritives Cellulose hautement digestible Chaleur usine ferme Biopesticide? Marchés locaux Alimentation porcine Bioplastiques? Hydrolyse enzymatique & fermentation Production d inoculants microbiens à partir des résidus en bioréacteur Production d enzymes sur place en bioréacteur ou Micro usine de production locale d enzymes Genencor A Danisco division Drêche Alimentation porcine Distillation BIOETHANOL 18
Les conversions thermochimiques + = + = La torréfaction La pyrolyse
Les produits biosourcés Matériaux composites Remplacement de la farine de bois 280$ 300$ /tonne Métallurgie (biocoke) Remplacement du coke en boulettes de minerais de fer 250$ 500$/tonne 1 Amendement au sol (biochar) Remplacement des engrais chimiques Marché en développement Combustion (biocharbon) Remplacement des combustibles fossiles Granules torréfiées: 215$/tonne 1 Purification (charbon activé) Remplacement des produits chimiques pour purification de l air et l eau 3800$ 4200$/tonne 1 Bertrand, Sylvain (2012). Industrial applications of solid biofuel Carbon FX Technology
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 recherche Mailhot
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
Vision américaine (DOE) Vision américaine (DOE) MCB 1001, 12 nov., AUT14 25
En résumé 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.
Merci de votre attention! Jean Philippe Jacques, Ing., M.Sc. Ingénieur de recherche, Innofibre Jean.philippe.jacques@cegeptr.qc.ca (819) 376 5011 x 4519