Le mécanisme de pyrolyse des matériaux de la biomasse implique des mécanismes primaires et secondaires, conduisant à la production de bio-huile, de charbon de bois et de gaz. Le mécanisme primaire comprend la formation de charbon, la dépolymérisation et la fragmentation, tandis que le mécanisme secondaire comprend le craquage, la recombinaison et la formation de charbon secondaire.
Mécanisme primaire :
- Formation de charbon: Au cours de cette étape, la biomasse est chauffée, ce qui entraîne la formation d'anneaux de benzène. Ces anneaux se combinent ensuite 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, en particulier la cellulose, l'hémicellulose et la lignine. Cette étape est cruciale car elle initie la décomposition des structures organiques complexes en molécules plus simples.
- Fragmentation: Après la dépolymérisation, la biomasse se fragmente en composés volatils plus petits. Ces composés sont libérés sous forme de gaz ou condensés en bio-huile.
Mécanisme secondaire :
- Craquage: Certains des composés volatils produits au cours du mécanisme primaire sont instables et subissent d'autres réactions, connues sous le nom de craquage. Ce processus décompose les grosses molécules en molécules plus petites et plus stables.
- Recombinaison: À ce stade, les molécules plus petites peuvent se recombiner pour former des composés plus complexes, qui peuvent contribuer à la formation de charbon secondaire ou de gaz supplémentaires.
- Formation de charbon secondaire: Il s'agit de la transformation ultérieure du charbon primaire par le biais de diverses réactions chimiques, ce qui améliore ses propriétés et sa stabilité.
Le processus global de pyrolyse commence par le séchage de la biomasse pour éliminer l'humidité, suivi d'un chauffage en l'absence d'oxygène à des températures généralement comprises entre 300 et 900°C. La température spécifique et la vitesse de chauffage influencent le produit prédominant (biochar, biohuile ou gaz). Après la pyrolyse, les produits sont refroidis et séparés dans leurs formes respectives.
L'efficacité et la distribution des produits dans la pyrolyse de la biomasse sont fortement influencées par les conditions d'exploitation telles que la température, le temps de séjour et les propriétés physiques et chimiques de la matière première de la biomasse. Ces facteurs déterminent le rendement et la qualité de la biohuile, du charbon de bois et du gaz produits.
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