contribution à la valorisation des algues rouges marocaines par le procédé de pyrolyse : production des biocarburants et des charbons actifs

Abstract

La pyrolyse des macroalgues rouges Marocaines a été réalisée dans un analyseur thermogravimétrique (ATG) et dans un réacteur à lit fixe à pression atmosphérique. Le comportement thermique des macroalgues, a été caractérisé par l’ATG couplée à l’ATD. Lors de cette étude, nous avons donné les taux et les domaines de températures des différentes dégradations des macroalgues. En adaptant ses résultats expérimentaux à plusieurs équations cinétiques, il a pu choisir les méthodes cinétiques adéquates pour calculer les énergies d’activation (227± 8 (FR), 214 ± 2 (OFW) et 224,2 ± 3 (VYA) kJ mol-1) et donner quelques hypothèses sur le mécanisme de décomposition des matériaux étudiés (Conversion F3). La pyrolyse dans un réacteur à lit fixe a été effectuée dans des conditions visant à maximiser le rendement en bio-huile et en bio-char. Les résultats obtenus ont montré que les produits de la pyrolyse du bio-huile, du bio-char et du gaz ont été influencés par la température de pyrolyse (400-600 °C) et la vitesse de chauffage (5-50°c/min). Le rendement optimal pour la production de la bio-huile a été obtenu à une température de pyrolyse de 450 °C avec une vitesse de chauffe de 10 °C min -1. Dans ces conditions, les rendements en bio-char, en biohuile et en biogaz étaient 45,05± 2.03 %, 34,68 ± 0.98 % et 20,27 ± 3.21 %, respectivement. Nous sommes intéressés par la suite à la caractérisation des deux principaux produits d’intérêt : la bio-huile et le bio-char. Pour cela, plusieurs méthodes analytiques ont été mises en oeuvre, offrant de précieuses informations sur la nature physique et chimique de ces deux produits. Ces informations sont importantes pour envisager l’étape de raffinage de la bio-huile et l’activation du bio-char. Nous avons conclu d’une part que la bio-huile produite à partir des macroalgues rouges est un mélange très complexe contenant plus de 200 composés ; elle est constituée essentiellement de phénols, d'acides, d'alcanes, de furannes, de cétones, d'alcools et d'hétérocycles contenant de l'azote… Cette étude a montré que la bio-huile ne peut pas être utilisée comme biocarburant, mais comme source de produits chimiques à valeur ajoutée. Par ailleurs, le bio-char présente des propriétés qui le qualifie d’être un bon combustible solide, une source de carbone pour la production de matériaux carbonés et un amendement des sols. D’autre part, nous avons montré que la préparation de charbons actifs par la méthode combinée (combinaison de deux méthodes d’activation chimique par ZnCl2 et physique au CO2) conduit à des charbons essentiellement microporeux avec des surfaces spécifiques BET importantes qui peuvent dépasser 800 m2/g. Les charbons actifs microporeux préparés à partir des macroalgues rouges Marocaines peuvent être utilisés comme d’excellents supports pour adsorber des molécules de petites tailles comme les métaux lourds et d’autres molécules organiques comme les pesticides.