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Valorisation des copeaux de bois pour la production des granules énergétiques

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Mharssi, Mariem (2019). Valorisation des copeaux de bois pour la production des granules énergétiques. Mémoire. Rouyn-Noranda, Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue, École de génie, 136 p.

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Résumé

L’accumulation des surplus de copeaux est en hausse due à la réduction de la consommation des industries papetières. Dans cette optique, la présente étude vise une valorisation des copeaux de bois pour produire des granules énergétiques de haute qualité. Plus précisément, le projet vise à optimiser les paramètres de granulation ainsi qu’à étudier les effets du mode de défibrage et le type de l’essence sur les propriétés des granules. Il vise également à étudier l’effet de la taille des copeaux sur le mode de défibrage par explosion à la vapeur ainsi que sur les propriétés des granules résultants. Pour ce faire, les copeaux de l’épinette noire (EPN), du pin gris (PG) et du sapin baumier (SB) ont été défibrés par deux modes de défibrage : mécanique et explosion à la vapeur à deux sévérités différentes S1= 4,3 (220°C - 6 min) et S2= 4,92 (205°C - 66 min). Les copeaux d’essences (mélange à partir de l’EPN, PG et SB) répartis en trois classes de tailles de particules (fines, aiguilles, gros copeaux) sont explosés à une faible sévérité (S1). Une optimisation des paramètres de granulation a été réalisée en utilisant trois niveaux pour chaque facteur : taille de particules (1, 2 et 4 mm) et teneur en humidité (15, 20, 25%). Les conditions optimales retenues (taille de particules de 2 mm et une humidité de 25%) ont été utilisées pour étudier l’effet de l’essence et le mode de défibrage sur les propriétés des granules. Les granules ont été fabriqués par une granuleuse pilote en fixant la géométrie des canaux de la filière (L/d= 5) et la vitesse de rotation de la vis de dosage (600 rpm). Les fibres ont été caractérisées en termes de chimie de surface et du comportement thermique par analyse thermogravimétrique. Quant aux granules, ils ont été évalués en termes de pouvoir calorifique (PCS), de durabilité et de densité réelle. Les résultats montrent que l’explosion à la vapeur apporte des modifications chimiques considérables à la surface des fibres de l’EPN, du PG et du SB comparé au mode de défibrage mécanique. Un traitement à une sévérité modérée S1 présente un contenu élevé en lignine à la surface des fibres qui se manifeste par une augmentation des propriétés des granules étudiés. Cependant, un traitement plus sévère S2 a entraîné l’augmentation du PCS, mais une baisse remarquable de la durabilité a été observée à la suite de la dégradation partielle de la lignine. Indépendamment du mode de défibrage, les granules fabriqués à partir du PG ont présenté le PCS et la durabilité les plus élevés comparés à ceux du SB et de l’EPN. Dans le cas du PG, le défibrage par explosion à une sévérité modérée a contribué à l’augmentation de la durabilité des granules de 98,7 à 98,9% par rapport au défibrage mécanique. Toutefois, l’augmentation de la sévérité du traitement de S1 à S2 a diminué considérablement la durabilité des granules du PG en passant de 98,9 à 94,25%, soit une diminution de 4,7%. Les granules de l’EPN ont révélé la meilleure augmentation du PCS par rapport à ceux du PG et du SB, passant de 20,97 à 22 MJ/kg pour une sévérité S1 puis à 22,53 MJ/kg pour une sévérité S2. Les granules fabriqués à partir des copeaux à forme d’aiguilles explosées à la vapeur procurent les meilleures propriétés comparées à ceux à base de gros copeaux et de fines, soient un PCS de 22,85 MJ/kg et une durabilité de 99,3%.

Type de document: Thèse (Mémoire)
Directeur de mémoire/thèse: Koubaa, Ahmed
Co-directeurs de mémoire/thèse: Bouafif, Hassine
Mots-clés libres: granules énergétiques, essences EPN, PG et SB défibrage mécanique, explosion à la vapeur, paramètres de granulation, taille de copeaux de bois
Divisions: Sciences appliquées > Maîtrise en ingénierie
Date de dépôt: 06 nov. 2019 19:33
Dernière modification: 06 nov. 2019 19:33
URI: http://depositum.uqat.ca/id/eprint/849

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