Pyrolyse et Gazéification des déchets
Pyrolyse
La pyrolyse est la décomposition chimique des composés organiques en l’absence d’oxygène. Ce processus se déroule généralement entre 450 °C et 600 °C, sous vide, dans le but de scinder les longues chaînes d’hydrocarbures en chaînes plus courtes. Pendant ce processus, un gaz de synthèse (syngas) est produit à partir des composés volatils, qui est souvent envoyé dans une chambre de combustion pour oxydation. Un résidu solide appelé « char », riche en carbone, est également généré. La pyrolyse constitue la première étape du processus de gazéification avant la combustion.
Le processus se déroule dans deux types de fours : rotatifs et statiques. Les fours rotatifs sont adaptés aux gros volumes de déchets (1 à 5 t/h), tandis que les fours statiques conviennent à des volumes plus faibles.
Pourquoi utiliser les technologies Pyrolyse et Gazéification ?
Applications et types de déchets traités
- Polymères plastiques : leur décomposition produit du syngas qui peut être condensé et distillé pour être utilisé comme combustible.
- Carbonisation du bois : permet de produire du carbone fixe (char), utilisé pour améliorer la fertilité des sols agricoles. Il est crucial que le bois et la biomasse soient exempts de métaux lourds.
- Boues de stations d’épuration : elles doivent être préalablement séchées avant pyrolyse pour produire du carbone fixe destiné aux sols agricoles.
Principaux composants du système
Fours rotatifs
- Dispositif d’alimentation : un ensemble de valves permettant l’entrée contrôlée des déchets tout en empêchant l’air extérieur de pénétrer dans le four.
- Four rotatif : cylindre horizontal en rotation, qui facilite la décomposition des déchets solides.
- Fourreau ou chambre de chauffage externe : un fluide chauffant circule dans la paroi extérieure pour maintenir la température interne élevée.
- Dispositifs de rotation : permettent la rotation du four.
- Extraction des cendres et du carbone fixe : les résidus non gasifiables sont retirés par un convoyeur à vis, refroidis et envoyés pour traitement.
Fours statiques
Le fonctionnement est discontinu : les déchets sont introduits, le four est chauffé pour la pyrolyse, puis laissé à refroidir avant extraction des cendres. Ces fours ne tournent pas et doivent être alimentés manuellement.
Gazéification contrôlée
La gazéification contrôlée consiste en l’oxydation partielle de la matière organique. On limite la quantité d’oxygène apportée à moins du ratio stœchiométrique afin de contrôler la combustion. La température est généralement plus élevée que pour la pyrolyse (environ 750 °C) grâce à l’oxydation partielle qui libère de l’énergie.
Le syngas obtenu est un mélange de monoxyde de carbone, hydrogène, dioxyde de carbone, eau et azote. Des résidus solides et des matériaux inertes, comme les métaux lourds, sont également produits.
Quand l’appliquer et avantages
Elle est utilisée pour traiter les déchets urbains, plastiques et boues d’épuration. La pyrolyse représente la première phase de la combustion, visant à gazéifier les composés volatils pour faciliter leur oxydation dans une seconde chambre. Elle génère parallèlement du syngas, pouvant être utilisé pour produire de l’énergie ou réutilisé dans d’autres procédés.
Étapes du processus
- Prétraitement : séchage et préparation des déchets.
- Dispositif d’alimentation : valves permettant l’entrée contrôlée des déchets et empêchant l’air extérieur de pénétrer.
- Four rotatif ou statique : cylindre horizontal, éventuellement en rotation, pour décomposer les déchets solides.
- Ventilateur d’air : contrôle la quantité d’oxygène, généralement à 30 % du ratio stœchiométrique pour n’oxyder qu’une partie des déchets.
- Extraction des cendres et du carbone fixe : élimination des résidus non gasifiables pour refroidissement et traitement ultérieur.
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