Nouveau bio-char Pyroco aide à réduire la pollution

Des ingénieurs de la RMIT University ont créé un charbon actif abordable issu de biosolides, baptisé PYROCO. Ce nouveau biochar pourrait aider l’industrie à réduire la pollution et à améliorer la qualité de la biohuile. Il pourrait aussi favoriser de nouvelles avancées dans le domaine de la pyrolyse catalytique durable. Voici les principaux éléments à retenir.

Qu’est-ce que les bio-huiles et comment sont-elles fabriquées?

Les bio-huiles constituent un domaine en expansion sur le marché des énergies renouvelables. La technologie existe depuis plusieurs décennies. Cependant, les avancées récentes ont rendu possible une production de bio-huiles plus durable et moins coûteuse.
Les bio-huiles sont fabriquées à partir de déchets organiques, souvent riches en oxygène. Notamment, un processus thermochimique appelé pyrolyse est couramment utilisé pour créer des bio-huiles. Il aide à décomposer des composés complexes tels que les acides, les alcools et les cétones.

Comprendre la pyrolyse dans la production de biocarburants

La pyrolyse nécessite que la biomasse soit chauffée à plus de 500 degrés tout en retirant l’oxygène du matériau. Cette action aide à décomposer rapidement les polymères. Notamment, la pyrolyse diffère de la combustion car elle élimine l’oxygène de l’équation.

L’histoire de la pyrolyse: du charbon de bois au biochar

Il est intéressant de noter que la pyrolyse est un processus utilisé par l’humanité depuis des siècles. Les cultures anciennes l’utilisaient pour créer du charbon de bois et du café torréfié. Certains documents remontent aux anciens Égyptiens qui employaient la pyrolyse dans leur processus d’embaumement des momies.

Défis de la pyrolyse: émissions, consommation d’énergie et sécurité

Il existe plusieurs problèmes que les systèmes de pyrolyse actuels doivent résoudre afin d’atteindre des opérations plus durables. Tout d’abord, les émissions de gaz sont nocives pour l’environnement. Elles font peu pour prévenir un type de pollution, ne faisant que créer un autre problème.
De plus, les exigences énergétiques sont élevées. Démarrer un feu capable de décomposer les polymères nécessite du temps et de l’énergie. Il existe également des risques inhérents liés au maintien du feu et de l’oxygène séparés. Dans certains cas, une exposition soudaine à l’oxygène peut entraîner une combustion accidentelle du matériau organique.

Qu’est-ce que le biochar? Avantages, composition et utilisations

Le biochar est le sous-produit de la pyrolyse de la biomasse. Sa composition chimique est assez simple, principalement constituée de carbone et de cendres, ce qui lui confère des caractéristiques uniques. D’une part, puisqu’il est fabriqué à partir de matériaux organiques, il est destiné à être enfoui dans le sol plutôt qu’incinéré. Notamment, les principales sources de biochar comprennent les engrais organiques, les noyaux de fruits, les brindilles, les déchets forestiers, les restes alimentaires, et bien d’autres.
Le biochar apporte de nombreux avantages au secteur agricole. Il est considéré par beaucoup comme un excellent complément aux engrais. Lorsqu’il est enfoui, le biochar offre une forte rétention des nutriments et de l’eau. De plus, il améliore la fertilité du sol plus longtemps que les engrais traditionnels seuls.

PYROCO: un catalyseur biochar révolutionnaire de RMIT

L’étude Rôle du catalyseur carbone dans l’amélioration des vapeurs de pyrolyse de la biomasse d’Eucalyptus nicholii usagée: Vers une production durable de composés phénoliques,¹ publiée dans Renewable Energy, remet en question l’hypothèse selon laquelle le bio-char est principalement utilisé à des fins agricoles. Elle introduit une nouvelle façon d’utiliser le bio-char comme catalyseur qui, lorsqu’il est employé avec de la vapeur de paraffine, réduit l’énergie nécessaire à la réalisation du processus de pyrolyse.

L’ingénieur montre comment leur bio-char peut cibler à la fois les fonctions phénoliques et hydrocarbures. Plus précisément, l’étude utilise la biomasse du saule menthe (Eucalyptus nicholii). Cette plante australienne native produit une grande quantité de matière première, ce qui en fait une solution idéale pour les expériences.

Dans le cadre de cette étude, les ingénieurs ont examiné en profondeur l’impact du bio-char activé dérivé de biosolides sur la pyrolyse de la biomasse d’Eucalyptus nicholii usagée et sur la composition du bio-huile.

Transformer les déchets organiques en bio-huile renouvelable

Dans la première étape de l’expérience, la matière première du saule menthe a été collectée sur l’une des fermes locales du chercheur. Notamment, la matière première a été conservée fraîche avant d’être envoyée directement au processus de distillation à la vapeur. Cette étape a créé un résidu solide qui a ensuite été envoyé au four.
Le résidu a été chauffé à 105 °C pendant la nuit. Cette étape élimine toute humidité résiduelle du matériau. Ensuite, l’équipe a filtré le matériau pour obtenir une taille de particules de 100–300 μm. Ce matériau final a ensuite été testé par rapport aux alternatives commercialement disponibles.
Les ingénieurs ont constaté que la composition était passée à un mélange de composés phénoliques (69,7 %) et d’hydrocarbures (13,7 %). Ces données suggèrent que le nouveau processus a considérablement amélioré la sélectivité des phénoliques et des hydrocarbures dans le bio-huile.
De cette manière, la recherche aide la communauté à mieux comprendre comment une sélectivité accrue pour les phénoliques et les hydrocarbures renforce l’effet des catalyseurs carbone sur les propriétés du bio-huile et l’énergie d’activation.

Comment RMIT a testé le catalyseur biochar PYROCO

Les ingénieurs ont réalisé plusieurs tests pour garantir la précision de leur étude.  L’équipe a commencé par créer une pyrolyse catalytique dans un réacteur tubulaire en quartz de 27 mm par 680 mm et un four Carbolite. Un filtre céramique avec une porosité de 3 (16–40 μm) a été utilisé comme plaque de distribution du gaz. Celui-ci était placé à seulement 320 mm au-dessus du fond du réacteur avant l’application de la chaleur.
Le réacteur a montré des résultats intéressants. D’une part, les ingénieurs ont noté qu’ils pouvaient réduire la pollution chimique pendant la pyrolyse grâce à leur stratégie avancée. Cette approche élimine les produits chimiques à forte émission et les remplace par du biochar à faible émission.
De plus, l’équipe a démontré que les catalyseurs carbone jouent un rôle essentiel dans le rendement du bio-huile. Une partie de cette efficacité provient du fait que le nouveau biochar facilite les réactions de désoxygénation et de décaboxylation requises.

Comment PYROCO réduit les émissions et améliore la qualité du bio-huile

Cette étude sur la pyrolyse apporte de nombreux avantages au marché. Le principal atout est qu’elle offre une alternative verte précieuse au statu quo. Ce processus pourrait être utilisé pour éliminer les produits chimiques indésirables et d’autres polluants dans divers lieux.
Déjà, l’équipe affirme que la technologie peut potentiellement détruire 99,99 % des PFAS dans les biosolides. Cela rendrait les décharges beaucoup plus sûres. De plus, en convertissant ce matériau en biochar sans PFAS, elle ouvre la voie à plusieurs scénarios d’utilisation qui s’alignent sur les objectifs mondiaux de zéro émission nette de carbone des gouvernements.

Utilisations réelles de PYROCO et plans de commercialisation

Il existe plusieurs applications concrètes pour cette technologie. D’une part, elle offre un moyen durable de réduire les émissions de dioxyde de carbone en remplaçant les produits à forte émission. Voici d’autres applications concrètes qui pourraient avoir un impact positif sur l’économie.

Industriel

Le bio-char amélioré pourrait devenir un composant essentiel de la chaîne d’approvisionnement durable pour les bio-huiles. Déjà, ces matériaux sont indispensables à la production de produits chimiques tels que les résines, les lubrifiants et les additifs. Cette étude pourrait aider à réduire les coûts et à améliorer la productivité dans le secteur industriel.

Ce marché utilise le biochar comme catalyseur précieux dans des processus industriels plus complexes. Ainsi, réduire le coût et améliorer la qualité du biochar pourrait entraîner des rendements plus élevés.

Les ingénieurs ont déclaré que leur recherche était prête pour la production. Ils cherchent actuellement des moyens de porter la technologie à une échelle commerciale. De plus, en examinant les aspects financiers du marché, on constate que le bio-char devrait atteindre un potentiel de marché mondial de 3,3 milliards de dollars d’ici l’année prochaine. Tous ces facteurs indiquent une mise en œuvre rapide de cette technologie dans les mois et années à venir.

Qui a développé PYROCO? Découvrez l’équipe de recherche

L’Université RMIT a dirigé l’étude Pyroco. Elle a collaboré étroitement avec des ingénieurs de South East Water, Intelligent Water Networks et de l’Indian Institute of Petroleum. Plus précisément, le rapport cite Ramandeep Kaur, Bhavya B. Krishna, Nimesha Rathnayake, Thallada Bhaskar et Kalpit Shah comme principaux contributeurs.
De manière impressionnante, l’étude Pyroco a reçu un financement de 3 millions de dollars provenant du gouvernement australien. Plus précisément, ce financement servira à une usine de filtration d’eau qui utilisera le système pour convertir les eaux usées traitées (biosolides) en un produit riche en carbone appelé biochar.

Focus sur l’action: une entreprise chimique à surveiller

Le secteur des biocarburants est en plein essor, de plus en plus de fabricants cherchant à créer des alternatives durables aux systèmes industriels critiques actuellement utilisés. Ces entreprises utilisent des procédés anciens comme la pyrolyse, combinés à des technologies de pointe, pour créer des alternatives plus propres et plus efficaces. Voici une entreprise qui conserve un esprit pionnier sur le marché.

Olin Corporation

Olin Corporation (OLN ) est entrée sur le marché en 1892. Ce fournisseur américain de produits chimiques est devenu une option boursière réputée. L’entreprise opère sur 3 marchés sous les marques Chlor Alkali Products et Vinyls, ainsi que Winchester. Cette dernière est probablement celle que vous connaissez déjà en raison de sa longue histoire dans le secteur du tir.

Les segments Chlor Alkali Products et Vinyls offrent une variété de produits, notamment le perchloroéthylène, l’acide chlorhydrique, les monomères de chlorure de vinyle, le chlorure de méthyle, le chlorure de méthylène, le chloroforme, le tétrachlorure de carbone et l’hydrogène. L’entreprise possède une vaste clientèle avec des clients aux États-Unis, en Europe, en Asie-Pacifique, en Amérique latine et au Canada.

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Pyroco – Rendre la pyrolyse plus abordable pourrait améliorer la vie de millions de personnes

Lorsque vous examinez la prévalence de la pyrolyse dans une variété de tâches industrielles, vous pouvez voir comment cette avancée pourrait aider à réduire les coûts et à améliorer la durabilité de manière significative. Ainsi, cette équipe d’ingénieurs mérite des éloges pour son ingéniosité et sa détermination. Maintenant, l’équipe cherche à mettre à l’échelle son processus pour avoir un impact réel.
En savoir plus sur d’autres technologies énergétiques ici.

Études référencées:

^{1. Kaur, R., Krishna, B. B., Rathnayake, N., Bhaskar, T., & Shah, K. (2024). Rôle du catalyseur carbone dans l’amélioration des vapeurs de pyrolyse de la biomasse d’Eucalyptus nicholii usagée: Vers une production durable de composés phénoliques. Renewable Energy, 214, 1239–1250. https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.01.180}