Le catalyseur de la pyrolyse de la biomasse est la chaleur, qui entraîne la décomposition thermique de la biomasse en l'absence d'oxygène. Ce processus implique des mécanismes primaires et secondaires qui conduisent à la production de biochar, de bio-huile et de gaz tels que le méthane, l'hydrogène, le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone.
Mécanismes primaires :
- Formation de charbon : Au début du processus de pyrolyse, la biomasse est chauffée, ce qui entraîne la formation d'anneaux de benzène. Ces anneaux se combinent pour former un résidu solide connu sous le nom de charbon, qui est une structure polycyclique aromatique. Ce processus libère également de l'eau ou des gaz incondensables.
- Dépolymérisation : Il s'agit de la rupture des liaisons chimiques au sein des polymères de la biomasse lorsqu'elle est chauffée. Cette étape est cruciale pour la libération de composés volatils.
- Fragmentation : Ce processus décompose davantage la biomasse en particules plus petites, ce qui facilite la libération des composés volatils et la formation de charbon.
Mécanismes secondaires :
- Craquage : Les composés volatils instables subissent d'autres réactions, se décomposant en molécules plus petites.
- Recombinaison : Certaines des molécules plus petites peuvent se recombiner pour former des composés plus complexes.
- Formation de charbon secondaire : Des charbons supplémentaires peuvent se former à partir des réactions secondaires des composés volatils.
Le type et le rendement des produits (biochar, biohuile et gaz) dépendent des conditions d'exploitation, en particulier de la température et du temps de séjour. À basse température (moins de 450°C), le principal produit est le biochar, tandis qu'à haute température (plus de 800°C), le principal produit est le gaz. Les températures intermédiaires donnent de la bio-huile comme produit principal.
Ce processus thermique est fondamental pour les processus de combustion et de gazéification, car il se produit naturellement dans les deux premières secondes de chauffage de la biomasse. L'absence d'oxygène pendant la pyrolyse empêche la combustion, ce qui permet la production de produits riches en énergie comme le biochar et le biogaz. L'énergie nécessaire au processus est souvent fournie par la combustion des produits de la réaction gazeuse, ce qui rend le processus autonome dans des conditions contrôlées.
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