Comment faire du charbon avec de la paille ou du thé vert ?

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Des scientifiques de Novossibirsk, la troisième ville de Russie après Moscou et Saint-Pétersbourg, travaillent à la transformation chimique de substances comme la sciure de bois, la paille, la poussière, le thé vert et bien d’autres matières végétales. Ils cherchent à améliorer le rendement de leur combustion afin de produire un carburant efficace.

Les chercheurs de l’Institut de chimie des corps solides et de mécano-chimie de Novossibirsk étudient la possibilité d’obtenir de l’énergie à partir de déchets provenant de l’agriculture et de la sylviculture. Ils travaillent au développement de matériaux à base de matières premières végétales, qui permettront de créer un pouvoir calorifique comparable au lignite, charbon composé en partie de carbone. Les chercheurs aspirent à augmenter la composition de certaines substances, comme la lignine, une biomolécule faisant partie des principaux composants du bois, responsable notamment de l’arôme de vanille dégagé par les livres anciens. La lignine fait partie intégrante de presque toutes les plantes terrestres et caractérise entre autres les parois cellulaires des plantes.

Est-il envisageable d’améliorer la composition du bois de chauffage ?

Nous savons depuis longtemps, que les déchets végétaux peuvent être utilisés comme combustible. C’est une pratique déjà courante dans l’industrie. Cela permet de réduire considérablement les dépenses d’électricité, d’économiser de l’énergie de chauffage et en même temps de recycler les déchets.

« Il existe de nombreux types de résidus issus de matières premières végétales : la sciure de bois, la paille, les coques ou les cosses de riz, le lin, le maïs, ou encore les déchets de la transformation du bois ou des usines de papier. Notre objectif, est de les transformer pour obtenir un combustible en poudre », explique Alexeï Bytchkov, l’un des chercheurs responsable du projet à l’Institut de Novossibirsk, à RBTH.

Ce faisant, les chercheurs ont décidé d’améliorer la qualité d’un combustible standard, tel que le bois. Au cours de leurs expériences, ils sont arrivés à produire autant de chaleur qu’avec un bois de chauffage classique. Les scientifiques se sont fixés comme objectif de procéder à une modification de la composition chimique de la sciure de bois, en vue d’obtenir un carburant à haute valeur calorifique.

« La matière première végétale est constituée de deux composants : cellulose et lignine. La cellulose est une matière très utilisée par les industries chimiques et biotechnologiques. Elle permet d’obtenir de l’alcool, du plastique, etc … Cependant, sa valeur calorifique étant basse, il est inopportun de l’utiliser comme combustible. La lignine, au contraire, est très recherchée. On la retrouve le plus souvent dans les déchets de l’industrie du papier, alors qu’elle possède un très haut pouvoir de combustion, semblable à celui du charbon classique », ajoute Alexeï Bytchkov.

Aujourd’hui, les scientifiques cherchent des pistes pour réduire la proportion de cellulose et augmenter celle de la lignine. Si nous prenons par exemple la paille ou le blé, nous observons qu’ils contiennent chacun environ 20% de lignine. Si l’on arrive à augmenter artificiellement la proportion de cette substance à 70%, on pourrait alors obtenir jusqu’à 30% de chaleur de combustion en plus. 

La poudre brûle davantage

Utiliser de la paille et autres matières végétales pour la combustion s’est avéré inefficace. Il est préférable de broyer ces éléments en fines particules et de les allumer avec un brûleur à gaz. Un département de l’Institut, dédié au design, a développé de nouvelles machines de concassage, des activateurs mécaniques : « Ces raffineurs permettent non seulement le broyage des substances mais aussi la transformation de leur structure. Si l’on considère l’argile, il est évident que cette matière est difficile à moudre. Cependant, en l’associant à d’autres plantes, on observe qu’il est possible de modifier sa structure. On a fait le même constat pour les matières premières végétales. Par exemple, avec nos machines, nous pouvons extraire la lignine d’une matière première donnée et la faire ressortir. Nous transformons ainsi sa structure pour obtenir une meilleure combustion » précise Alexeï Bytchkov. Ce dernier, en collaboration avec des collègues de l’Institut de physique thermique, a déjà testé cette méthode.

En utilisant de la poudre, ils ont créé une combustion à l’aide d’un brûleur à jet tourbillonnaire. « En équipant une exploitation ou une chaudière avec ces brûleurs à mazout, le fonctionnement se fera de manière autonome et il n’y aura pas besoin d’ajouter d’autres combustibles », précise encore Alexeï Bytchkov.

Aujourd’hui, le plus grand défi des scientifiques, est d’analyser la composition chimique de tous les déchets végétaux existants en Russie. Les chercheurs souhaitent ainsi déterminer quels sont ceux qui seraient les plus adaptés à la technologie qu’ils ont développée.

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