📘 Compendium technique : Valorisation de la biomasse en biocharbon
Les fondamentaux du séchage, de la pyrolyse et de la carbonisation pour la régénération des sols et la transition énergétique rurale.
1. Équipements de séchage
- Séchoir en chambre : Bois de chauffage et briquettes de charbon.
- Séchoir rotatif (tambour) : Sciure, copeaux, petites particules.
- Séchoir vertical (shaft) : Bois déchiqueté et particules homogènes.
- Pré-séchage pour four EKKO : Réduit le cycle de carbonisation et améliore la qualité du charbon (T° < 200°C).
- Bois de chauffage : Ajustement de l’humidité à 15–20 % (T° < 150°C).
- Briquettes BBQ : T° < 100°C.
- Chauffage industriel ou domestique (eau chaude / air chaud).
- Chaudière dédiée (bois, gaz, fioul).
- Chaleur excédentaire des fours de pyrolyse (EKKO ou BIO‑CARBON). La température de cheminée (800‑1200 °C) est diluée avec de l’air pour atteindre la T° requise.
Tambour : État pseudo‑suspendu → échange thermique maximal.
Chambre : Recirculation de l’air chaud → réutilisation de la chaleur.
- Humidité absolue : (Poids eau / Poids sec) × 100. Ex. (300‑200)/200 = 50 %.
- Humidité relative : (Poids eau / Poids total humide) × 100. Ex. (300‑200)/300 = 33 %.
| Type de bois | Humidité absolue (%) | Conditions |
|---|---|---|
| Bois humide | > 100 % | Exposition prolongée à l’eau |
| Frais coupé | 50‑100 % | Variable selon la saison |
| Séché à l’air | 15‑20 % | Exposition prolongée à l’air chaud sec |
| Séché en chambre | 6‑10 % | Environnement artificiel contrôlé |
⚠️ Température critique : Le séchage s’effectue entre 150 et 230 °C. Au‑delà de 250 °C, une réaction exothermique s’enclenche, pouvant provoquer l’auto‑inflammation de la biomasse.
2. Unité de pyrolyse EKKO‑2
EKKO‑2 est une unité semi‑continue (pyrolyse lente) à 2 chambres. La neutralisation complète des gaz génère la chaleur nécessaire, rendant l’unité quasi‑autonome (consommation de bois de chauffe ≤ 0,1 m³/jour).
| Phase | Température | Durée estimée |
|---|---|---|
| Séchage + début pyrolyse | 100‑250 °C | 6‑9 h |
| Pyrolyse active | 250‑450 °C | 6‑9 h |
| Calcination (optionnel) | 450‑550 °C | ~2 h |
| Total | — | 12‑20 h |
| Humidité absolue | Temps de séchage estimé |
|---|---|
| 8‑15 % | 2‑6 h |
| 20‑40 % | 6‑10 h |
| 40‑55 % | 10‑12 h |
| 55‑70 % | 12‑16 h |
| Matière première | Humidité absolue | Production (t/mois) |
|---|---|---|
| Bois pré‑séché | ~25 % | 25‑35 |
| Bois pré‑séché | ~15 % | 30‑45 |
| Briquettes | ~10 % | 40‑50 |
- Configuration de base (sans pré‑séchage) : ≤ 0,1 kWh (juste pour le tableau de contrôle).
- Avec système de pré‑séchage : ≤ 2,5 kWh.
🌍 Sécurité environnementale : Neutralisation complète des gaz dans un oxydateur thermique secondaire à 1200‑1340 °C. Aucune émission visible, ni odeur.
3. Unité BIO‑CARBON (continu)
| Modèle | Productivité (t/mois) | Consommation électrique |
|---|---|---|
| BIO‑CARBON‑2 | 40‑70 (Cfix 82‑95 %) | 8 kW/h |
| BIO‑CARBON‑3 | 80‑120 (Cfix 82‑95 %) | 13,6 kW/h |
| Température finale | Rendement massique (% pds sec) | Carbone fixe (Cfix %) |
|---|---|---|
| 370 °C | 40,1 % | 75,5 % |
| 400 °C | 38,1 % | 79,5 % |
| 430 °C | 36,6 % | 82,8 % |
| 450 °C | 35,6 % | 85,1 % |
| 530 °C | 33,6 % | 90,2 % |
| 600 °C | ~30 % | ~93 % |
| 800 °C | 27,1 % | 96,0 % |
📐 Formule de calcul :
Masse anhydre = Poids brut × (1 − Humidité absolue).
Exemple : 1000 kg de coques de noix (15 % humidité) → 850 kg sec. À 600 °C (rendement 28,5 %) → 242 kg de biocharbon à ~93 % Cfix.
Masse anhydre = Poids brut × (1 − Humidité absolue).
Exemple : 1000 kg de coques de noix (15 % humidité) → 850 kg sec. À 600 °C (rendement 28,5 %) → 242 kg de biocharbon à ~93 % Cfix.
| Étape | Température | Réaction |
|---|---|---|
| Pré‑séchage | 100‑150 °C | Endothermique (départ humidité) |
| Début carbonisation | 150‑280 °C | Début exothermique |
| Carbonisation active | 280‑450 °C | Exothermique (auto‑entretenue) |
| Calcination | 450‑600 °C | Endothermique (augmente Cfix) |
Entre 300 et 1000 kW/h (selon le débit). Gaz de combustion propres (1000 °C) utilisables pour :
- Séchage des matières premières / briquettes,
- Chauffage de locaux,
- Génération de vapeur,
- Activation du charbon.
4. Standards internationaux (EBC, Verra, Puro.earth)
- EBC (European Biochar Certificate) : Exige une neutralisation totale des gaz > 1300 °C et une traçabilité complète.
- Verra (VM0044) : Standard mondial pour les crédits carbone « removal ». Exige l’absence de double‑comptage.
- Puro.earth (CORC) : Plateforme B2B dédiée à la vente de certificats CO₂ (biochar).
🔴 Zéro double‑comptage : Toute double revendication d’un même actif carbone entraîne la rupture immédiate du partenariat et des poursuites potentielles.
5. Matières premières et préparation
- Humidité : < 15 % (idéal 10‑12 %). Pré‑séchage obligatoire au‑delà.
- Granulométrie : 5‑40 mm. Broyage pour > 35 mm.
- CouLABilité : La biomasse doit s’écouler librement.
- Sans pré‑compactage : Bois, bambou, coques (noix, amande, palmiste), noyaux (olive, datte).
- Avec pré‑compactage (pelletisation) : Bagasse (canne), EFB (palmier), sciure, déchets agricoles.
6. Maintenance et pannes typiques (BIO‑CARBON)
La température est régulée par la vitesse de déchargement (plus on sort vite, plus la T° baisse). L’équilibre thermique est contrôlé par l’admission d’air (registres V1‑V9).
- Symptômes : Comportement illogique (accélération/arrêt), impossibilité de stabiliser les registres d’air (V1‑V8).
- Logique ACS : Si T1‑T6 < 450 °C → arrêt complet du déchargement. Si T8 > 1300 °C → fermeture de V9 (protection du réfractaire).
- Rupture de courroie de l’élévateur : Arrêt total de l’alimentation → déclenchement des capteurs SR2/SR3.
- Blocage de la vis de déchargement : Augmentation brutale de T20 → alarme Wind_007. Inverser le sens de rotation.
- Destruction du réfractaire (brique SHA‑5) : Entrée d’air parasite → instabilité des T11‑T14. Surchauffe des parois extérieures.
- Surchauffe collecteur de gaz (T9‑T10) : Si T° < seuil → arrêt déchargement (protection contre la vapeur humide).
- Surchauffe trémie (T19) : Déclenche la vitesse max de déchargement. Se produit quand T1 > 580 °C.
- Neutralisation des gaz (T7‑T8) : Si T8 − T7 < 10 °C → le système détecte l’absence d’oxydation et ferme V9.
⚠️ Attention : Toute défaillance mécanique (moteur, convoyeur) ou destruction du réfractaire casse instantanément le modèle mathématique de l’ACS et passe l’unité en mode urgence.