Pour produire des bioproduits ou de la bioénergie, il faut transformer la biomasse. Trois grandes familles de transformation existent :
- la thermo-chimie,
- la conversion biologique,
- la conversion chimique.
La thermo-chimie
La thermo-chimie regroupe plusieurs procédés basés sur le craquage des biomolécules sous l’effet de la chaleur. Selon les conditions opératoires de température, pression, concentrations en agents oxydants, humidité, la matière organique dégradée par la chaleur produit différents composés solides, liquides ou gazeux.
Les principaux procédés de thermo-chimie sont :
- La combustion en excès d’oxygène, processus connu et ancien, qui produit directement de la chaleur par oxydation complète de la biomasse. Des gaz incombustibles et des cendres sont formés. La chaleur dégagée peut éventuellement être convertie en électricité dans des installations de cogénération.
- La pyrolyse qui décompose la matière organique sous l’effet de la chaleur mais en absence d’agents oxydants. Trois phases sont récupérées à l’issue de ce procédé : une fraction gazeuse non condensable, une fraction liquide appelée jus pyroligneux (goudrons, alcools et acides) et une fraction solide (charbon). Selon les conditions opératoires, les proportions de ces fractions varient.
- La gazéification est une oxydation sous pression (air, O2, vapeur d’eau, CO2) qui produit des gaz combustibles (CO, H2) et des cendres. Pour favoriser les réactions entrant en jeu, il faut généralement amorcer le procédé par une pyrolyse et des oxydations homogène et hétérogène pour fabriquer du charbon et les réactants nécessaires (CO2 et H2O). Le pouvoir calorifique du gaz de synthèse obtenu varie entre 3,5 et 6 MJ.Nm³. Plusieurs technologies existent pour gazéifier la biomasse et sont soit de type procédés à lit fixe (contre-courant, co-courant), soit procédés à lits fluidisés (dense, circulant, sous pression, entraîné).
- La liquéfaction qui produit une bio-huile lourde riche en oxygène et en eau, ce qui réduit leur pouvoir calorifique à moins de la moitié de celui du pétrole. Toutefois, les bio-huiles possèdent une faible viscosité et brûlent sans difficulté dans des chaudières, des fours, des turbines et des moteurs diesels. La liquéfaction directe est un procédé lent effectué à pression élevée et température modérée. On utilise un catalyseur et souvent un désoxygénant afin de produire une bio-huile lourde et épaisse qui aura alors une faible teneur en eau et en oxygène. On l’appelle aussi pyrolyse rapide ou pyrolyse flash.
La conversion biologique
La conversion biologique a recours à une action microbienne et enzymatique pour dégrader la biomasse, selon le principe de la méthanisation.
La fermentation alcoolique des hydrates de Carbone (sucres, amidon) par des levures contenues dans la biomasse produit du bio-alcool (utilisé pur ou en mélange dans les essences) et du dioxyde de Carbone.
La conversion chimique
La conversion chimique repose sur une estérification d’huiles végétales (tournesol, colza) avec le méthanol pour former un ester méthylique d’huile végétale (EMHV) qui entre dans la composition du diester ou biodiesel.
Illustration : les biocarburants
Types de biocarburants
- le biodiesel, qui correspond au diesel
- le bioethanol, qui correspond à l’essence
- les huiles végétales
Biocarburants de 1e génération
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biocarburants de 2nde génération
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