LUE : VALBIO-EMICO : effet des produits minéraux sur la torrefaction du bois/VALBIO-EMICO : Effect of minerals compound on wood torrefaction

Mots clés

bois, torrefaction, thermodegradation, heat treatment of wood

Détail de l'offre

VALBIO-EMICO est un projet ayant un impact positif sur l'économie locale et nationale française, notamment dans la filière forêt-bois de la région Grand Est.
Dans la valorisation thermique de la biomasse, le Potassium (un nutriment végétal) joue un rôle important et surprenant. La présence de potassium assimilé par les plantes est bien connue, en revanche la littérature rapporte que du potassium cationique imprégné à l'échelle du laboratoire peut accélérer ou ralentir les réactions de thermodégradation sous torréfaction ou pyrolyse douce (<300°C) [1-3]. Malgré les nombreux rapports attribuant l'activité catalytique du K2CO3 exclusivement au potassium [4], il existe un manque de compréhension des mécanismes sous-jacents par lesquels le K2CO3 favorise la thermolyse de la biomasse ligno-cellulosique, le rôle de l'anion carbonate, ou peut-être un effet synergique de l'action du potassium et du carbonate. L'objectif de VALBIO-EMICO est d'étudier les mécanismes par lesquels le potassium et d'autres éléments abondants sur Terre (K2CO3, MgCO3, KCl, MgCl2) [5-7] influencent la cinétique de dégradation thermique de la biomasse. Récemment, il a également été observé que la désacétylation des hémicelluloses conduit à la production d'acide acétique [8], qui peut favoriser l'hydrolyse acide des hémicelluloses et de la cellulose. Ainsi, nous souhaitons réaliser une étude fondamentale pour suivre l'hydrolyse acide de composés modèles. Enfin, l'intelligence artificielle sera utilisée afin d'analyser de manière approfondie la corrélation complexe de la réaction catalytique favorisée par le potassium, le carbonate et l'acide acétique avec le comportement de thermodégradation de la biomasse. Les résultats de cette étude constitueront une contribution significative à l'optimisation du traitement thermique de la biomasse, contribuant ainsi au développement d'une industrie naissante aux États-Unis et déjà établie en Europe.

Proposition de recherche:
Contexte:
VALBIO-EMICO se développe dans le cadre de relations internationales déjà bien établies et productives (France-Taiwan-USA). Ce projet prolonge les travaux (Post doctorat ANIZA Ria, en cours) et devrait donner de bons résultats sur 36 mois. De nombreuses connaissances ont été acquises et méritent d'être approfondies pour compléter la compréhension du phénomène. VALBIO-EMICO se positionne sur la Transition Ecologique, Énergétique et Sociale, plus particulièrement sur la substitution des produits et matériaux pétrosourcés, par des molécules et matériaux biosourcés. Nos travaux portent sur l'exploitation technico-économique de la biomasse, la construction de synergies entre les filières des matériaux biosourcés, de la chimie végétale, des biotechnologies et de l'énergie, pour utiliser le cycle de la biomasse dans sa globalité. Nous souhaitons développer des produits biosourcés compétitifs, aux performances équivalentes, voire supérieures aux produits pétrosourcés existants, répondant aux réelles demandes du marché. Cette approche implique des procédés industriels adaptés à la spécificité des matières premières végétales, qui présentent un cycle de contrôle plus complexe. A travers la transition industrielle, avec preuve de concept et livrables, nous souhaitons optimiser un procédé industriel de valorisation thermique de la biomasse adapté à sa spécificité, comme la présence de sels minéraux. Le gain dans la compréhension du rôle des minéraux, comme catalyseur, sur la cinétique de modification de la biomasse, permettra de maîtriser et de gérer des outils industriels avec des gains environnementaux lors de l'exploitation, conduisant à la production de matériaux 100% bio-sourcés, permettant pour atteindre l'objectif de décarbonation et de substitution des matériaux pétrosourcés. Le livrable est un outil numérique de pilotage des fours de traitement, intégrant les interactions biomasse-minéraux (catalyse).