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H19-5BIO1331: Valorisation de la biomasse > Cours 2: Procédés thermochimiques > Flashcards

Cours 2: Procédés thermochimiques Flashcards

1
Q

Quelles sont les 4 façons de réduire le gaspillage de nos ressources et le procédé final (3RV-E)?

A
  • Réduction à la source
  • Réemploi
  • Recyclage
  • Valorisation
  • Enfouissement
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2
Q

Quels sont les buts du développement durable (3)?

A
  • Développement économique et social
  • Protection de l’environnement
  • Conservation des ressources naturelles
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3
Q

Quelles sont 3 conditions à respecter pour ce qui est des déchets en terme de développement durable?

A
  • Rythme d’utilisation des ressources naturelles renouvelables n’excède pas celui de leur régénération
  • Rythme d’épuisement des ressources non renouvelables ne dépasse pas le rythme de développement de substituts renouvelables
  • Quantité de pollution et déchets ne dépasse pas celle que peut absorber l’environnement
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4
Q

Pour quelle composante la collecte sélective au Québec s’applique t’elle?

A

Composantes recyclables ayant une bonne valeur commerciale.

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5
Q

Qu’est-ce que la collecte à trois voies?

A

L’approche tri-compostage; traitement du sac vert intégral.

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6
Q

Quelles sont les approches de la collecte à trois voies (3)?

A
  • Compostage des résidus putrescibles triés à la source
  • Récupération des matières recyclables au moyen de la collecte sélective
  • Élimination des autres résidus placés dans le sac vert traditionnel
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7
Q

Quelles sont les 2 stratégies pour ce qui est des déchets?

A
  • Respecter la hiérarchie des 3RV-E

- Prévenir et réduire la production de matières résiduelles

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8
Q

Qu’est-ce qu’une Firme Conseil sur la réduction des déchets?

A

Organisation de collectes sélectives du tri, recyclage ou incinération des déchets, offrant des solution intégrable/durable pour la gestion des déchets ménager/industriels, dangereux/non dangereux.

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9
Q

Quels sont les points évaluer par les Firmes Conseils sur la réduction des déchets (5)?

A
  • Anticiper les exigences liées à la réglementation
  • Évaluer des filières de produits en fin de vie
  • Établir une hiérarchie dans les pistes d’amélioration
  • Identifier les opportunités d’augmenter l’éco-efficacité
  • Compiler des bases de données
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10
Q

Quels sont les 3 points de vues complémentaire du cadre de dommage IMPACT World+?

A
  • Impacts à mi-parcours
  • Dommages à la santé humaine, écosystème, et ressources
  • Empreinte de consommation d’eau/carbone
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11
Q

De quelle façon peut-on bien évaluer les impacts environnementaux positifs et négatifs?

A

Mettre en place les indicateurs de contrôle appropriés.

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12
Q

Quel logiciel utilise la méthodologie des Analyses de Cycle de Vie?

A

WISARD, selon la norme ISO 14040.

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13
Q

Qu’est-ce que l’énergie verte?

A

Énergie solaire qui a été captée par les végétaux et emmagasinée sous forme de matières utilisables comme aliments/combustibles.

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14
Q

Quels sont les 4 types d’énergie renouvelable?

A
  • Éolienne
  • Biomasse
  • Hydro-électricité
  • Solaire
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15
Q

Où ressent-on les impacts environnementaux positifs et négatifs du développement des usages de la biomasse (2)?

A
  • Positif: Globalement

- Négatif: Localement

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16
Q

Que consomment les activités nécessaires à la production, transport et transformation de la biomasse?

A

Quantités variables de ressources fossiles

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17
Q

Qu’est-ce que le bilan énergétique global?

A

Énergie produite/énergie fossile consommée

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18
Q

Comment peut-on s’assurer que le bilan environnemental de la biomasse reste positif (3)?

A
  • Limiter les risques de conversion d’espaces naturels de grande valeur
  • Limiter la destruction des stocks de carbone
  • Conserver des pratiques agricoles exemplaires
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19
Q

Quels sont les 3 polymères naturels constituant la biomasse?

A
  • Cellulose
  • Hémicelluloses
  • Lignines
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20
Q

En quoi sont riches les biomasses utilisées pour les applications de types biocarburants et que produisent-elles (2)?

A
  • Sucres monomériques/amidons = Éthanol

- Triglycérides/acides gras/stérols = Huiles végétales/Biodiesel

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21
Q

Quels sont les 3 points de l’humidité de la biomasse?

A
  • Importante et extrêmement variable dans le temps
  • Après récolte: Taux d’humidité 95%
  • Bien séché: Moins de 2%
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22
Q

Quels sont les inconvénients de l’humidité de la biomasse (4)?

A
  • Plus de 60% de la combustibilité est quasi nulle (séchage)
  • Humidité trop élevée = stockage impossible
  • Affecte négativement le rendement énergétique
  • Augmente le coût de récolte/transport
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23
Q

De quoi dépend la variation de teneur en cendre de la biomasse (2)?

A
  • Nature

- Provenance

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24
Q

Qu’est-ce que le mâchefer?

A

Résidu solide de la combustion du charbon/déchets urbains dans les usines d’incinération.

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25
Q

Quelles propriétés influencent la masse volumique de la biomasse (2)?

A
  • Taille des particules

- Conformation des particules

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26
Q

Quels sont les 3 principaux procédés de transformation?

A
  • Mécanique
  • Thermochimique: Matériaux secs
  • Biochimique: Matériaux humides
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27
Q

Qu’est-ce que la cellulose?

A

Glucide et principal constituant des végétaux, en particulier de la paroi de leurs cellule.

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28
Q

Qu’est-ce que l’ hémicellulose?

A

Composé similaire à la cellulose mais complexité et poids moléculaire moindres, retrouvé principalement dans les sucres ainsi que dans le bois ou fibres de plantes (ex: maïs).

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29
Q

Quels sont les 2 types différents d’hémicelluloses retrouvés chez les feuillus et résineux?

A
  • Feuillus: Pentose

- Résineux: Hexose

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30
Q

Qu’est-ce que la lignine?

A

Polymère des paroi pecto-cellulosiques de certaines cellules végétales agissant comme ciment entre les fibres de bois et élément rigidifiant dans les fibres (70% de la biomasse totale).

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31
Q

L’écorce est pauvre/riche de quels polymères (2)?

A
  • Pauvre: Cellulose

- Riche: Lignine

32
Q

Quels sont les 2 objectifs des procédés mécaniques et pré-traitements?

A
  • Faciliter la manipulation de la matière végétale (ex: déchiqueteuse)
  • Augmenter la densité (densification) énergétique de la matière végétale (ex: granulats)
33
Q

Donner 4 avantages des granulats.

A
  • Faciles à stocker
  • Densité énergétique proche de celle du charbon
  • Coût du transport réduit
  • Combustible solide
34
Q

Donner 4 exemples de procédés de prétraitement.

A
  • Modification de la longueur de hachage
  • Séchage
  • Utilisation d’un agglomérant
  • Torréfaction
35
Q

Donner 4 exemples de produits dérivés du bois par des méthodes mécaniques.

A
  • Copeaux de bois
  • Granulats de bois
  • Laine de bois
  • Fibres de bois
36
Q

Donner 4 exemples de matériaux sec et combien de % d’humidité contiennent-ils?

A
  • Pailles de céréales
  • Bois
  • Copeaux
  • Noyaux de fruits
  • 30 à 50%
37
Q

Qu’est-ce que le Pouvoir Calorifique Inférieur (PCI)?

A

Énergie thermique libérée par la réaction de combustion d’un kg de combustible sous forme de chaleur sensible.

38
Q

Qu’est-ce que le Pouvoir Calorifique Supérieur (PCS)?

A

Énergie thermique libérée par la réaction de combustion d’un kg, comprenant la chaleur sensible et la chaleur latente de la vaporisation de l’eau.

39
Q

Comment peut-on réduire l’écart entre le pouvoir calorifique volumique (m3 de matière) et le pouvoir calorifique massique (par tonne de matière) de la biomasse?

A

Densification

40
Q

Quelles propriétés de la biomasse ont une influence importante sur la conversion thermochimique (4)?

A
  • PCI
  • Humidité
  • Énergie volumique
  • Teneur en cendres
41
Q

Quelles teneurs varient peu selon les types de biomasses (2)?

A
  • C

- H

42
Q

Quels sont les 3 types de procédés thermochimiques et leurs demandes en O?

A
  • Carbonisation: 300 à 500C; absence d’O
  • Gazéification: 800 et 1000; utilise le 1/3 de l’O qui serait nécessaire à sa combustion complète
  • Combustion directe: 1900C; volume d’O 5x plus élevée que celui théoriquement nécessaire
43
Q

Quels sont les 2 types de procédés thermochimiques produisant des biocombustibles et quels sont-ils?

A
  • Carbonisation: Charbon de bois

- Gazéification: Gaz pauvre

44
Q

Quels sont les avantages des transformations thermochimiques (3)?

A
  • Bon rendement
  • Peu onéreuse (appareil/fabrication)
  • Réaction chimique rapide
45
Q

Quels sont les inconvénients des transformations thermochimiques (2)?

A
  • Assure mal le renouvellement de la matière végétale

- Éléments minéraux nécessaires à la croissance se décomposent sous l’action de la chaleur (composés azotés)

46
Q

Qu’est-ce que la combustion?

A

Réaction d’oxydation complète de la biomasse avec l’air éventuelle préchauffée injecté dans le four (humidité s’élimine par évaporation).

47
Q

Quels sont les 5 étapes de la combustion?

A
  1. Chaînes organiques macromoléculaires se rompent
  2. Formation de molécules plus petites
  3. S’oxydent immédiatement au contact de l’air et constituent les flammes
  4. Gaz inertes ou combustibles s’échappent du produit en décomposition
  5. Poursuite de l’échauffement des déchets et des intermédiaires formés
48
Q

Donner 4 exemples d’usage domestique de la combustion.

A
  • Cheminées
  • Foyers fermés
  • Cuisinières
  • Chaudières à bois
49
Q

Quelle combustion à usage industriel est favorisée de nos jours?

A

Production simultanée de chaleur et électricité (cogénération).

50
Q

Qu’est-ce que la cogénération?

A

Combustion de la biomasse dans une chaudière produit de la vapeur sous pression, qui entraîne une turbine couplée à un alternateur. Deux types d’énergie obtenues de façon conjointe: chaleur (produit principal) et électricité (coproduit).

51
Q

Quels sont les 3 améliorations des techniques de combustion?

A
  • Rendement des appareils
  • Facilité d’utilisation
  • Élargissement du champ des ressources utilisées
52
Q

Que permet un four tournant?

A

Traiter dans les meilleurs conditions des déchets industriels très variés (vs four à grille).

53
Q

Qu’est-ce que la carbonisation (ou pyrolyse) (5 caractéristiques)?

A
  • Phase préalable à la gazéification
  • Décompose la biomasse en fraction solide et gazeuse
  • Chauffée à l’abri de l’air
  • Donne des produits volatils
  • Demande des produits très secs (10% d’humidité)
54
Q

Quelle est la différence entre la pyrolyse flash et la carbonisation (2)?

A
  • Flash: Obtention de gaz condensables

- Carbonisation: Obtention de charbon de bois

55
Q

Quelle est l’influence de la taille (petite/grosse) des particules sur la pyrolyse (2 pour chaque)?

A
  • Petite: Pyrolyse rapide; Production préférentielle de goudrons
  • Grosses: Pyrolyse lente; Production de gaz non condensables
56
Q

Qu’est-ce que la pyrolyse flash (ou éclair)?

A

Pyrolyse rapide nécessitant un transfert rapide (1 seconde) de chaleur de la biomasse et le milieu environnant avec rendement de 65 à 75% de la matière sèche.

57
Q

Donner 4 avantages du charbon de bois versus le bois dont il est issu.

A
  • Meilleur combustible (pouvoir calorique + 50%)
  • Transport/stockage facilités
  • Débarrassé de divers produits (eau/goudron)
  • Plus facile à gazéifier
58
Q

Quels sont les intérêt de carboniser la biomasse (3)?

A
  • Obtention de produits chimiques intéressants
  • Donne combustibles stockables
  • Appareils de carbonisation déplaçables pouvant être utilisés dans des zones forestières difficiles d’accès
59
Q

Quel est l’objectif de la gazéification?

A

Convertir un vecteur d’énergie peu maniable/mise en oeuvre difficile en un vecteur maniable/efficace (vecteur = gaz, liquide ou électricité).

60
Q

Qu’est-ce que la gazéification?

A

Conversion de la biomasse en un gaz combustible; processus auto-thermique (sans apport externe d’énergie).

61
Q

Quels produits ont une transformation quasi-totale lors de la gazéification (2)?

A
  • Matière végétale

- Charbon de bois

62
Q

Qu’est-ce qu’un gazogène et que produit-il à partir du méthane?

A

Appareil permettant de produire un gaz combustible par pyrolyse de matière solides et combustibles (ex: méthanol).

63
Q

Quels sont les 2 types de gazogènes?

A
  • Lit fixe

- Suspension

64
Q

Quelles sont les caractéristiques des gazogènes à lit fixe (3)?

A
  • Matières végétales traversées par le courant de gaz assurant leur pyrolyse
  • Capables de traiter des produits de granulométrie élevée
  • Dimensions importante
65
Q

Quelles sont les caractéristiques des gazogènes en suspension (3)?

A
  • Adaptés aux produits fins
  • Particules prises dans un courant d’air/gaz chauds
  • Appareils compacts
66
Q

Quels sont les points positifs (4) et négatifs (2) du gazogène updraft?

A
  • Adapté au charbon de bois
  • Gaz peu chargé en poussière
  • Gaz riche
  • Moins sensible à l’humidité
  • Gaz fort chargé en goudrons
  • Gaz inadapté aux moteurs à combustion interne
67
Q

Quels sont les points positifs (2) et négatifs (2) du gazogène downdraft?

A
  • Produit peu de goudrons
  • Gaz bien adapté aux moteurs
  • Gaz pauvre
  • Gaz chargé en particules
68
Q

Quelle est la différence entre le gazogène updraft et downdraft?

A
  • Updraft: Air injectée par le bas et combustion par le bas; Réduction au milieu; Gaz rejeté par le eau
  • Downdraft: Air injecté au milieu où se produit la combustion; Réduction vers le bas où est rejeté le gaz
69
Q

Donner 4 amélioration apportées à la techniques de gazogènes.

A
  • Réduire le coût de fabrication
  • Améliorer les rendements par une meilleure isolation des appareils
  • Fabriquer des tailles plus diverses
  • Production de méthanol à partir de la biomasse
70
Q

Donner 4 atouts de la gazéification.

A
  • Excellent rendement (70 à 80%)
  • Chaudière s’encrassent peu (combustion à haute température)
  • Aisé de régler les débits/d’automatiser les fonctionnements
  • Peu coûteux à fabriquer
71
Q

Quel est le frein au développement de la gazéification?

A

Prix élevé des moteurs.

72
Q

Quels sont les 2 créneaux d’utilisation de la gazéification?

A
  • Petites industries

- Pays en voie de développement

73
Q

Quelles sont les 2 utilisations d’un gaz pauvre dans un moteur?

A
  • Faire avancer une voiture

- Produire de la force motrice fixe et donc électricité

74
Q

Quels sont les 2 types de moteurs pouvant être utilisés pour la gazéification?

A
  • Gaz (gaz pauvre)

- Dual fuel (90% gaz/10% fuel); peut fonctionner sur fuel si gaz vient à manquer

75
Q

Qu’est-ce que la torréfaction?

A

Technique mi-chemin entre le séchage et la pyrolyse qui permet d’assécher la biomasse et ainsi un début de pyrolyse pour obtenir un produit plus facile à broyer (PCI accru).

76
Q

Que permet la déshydratation du procédé de torréfaction?

A

Éviter la fermentation et ainsi faciliter la conservation à long terme.

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