Etude d'un procédé de gazéification de biomasse en ambiance ...

III –Matériels et méthodes
________________________________________________________________________________________________________________
III - 7 - 4 - Bilan énergie
Une approche d’un bilan énergie théorique consiste à considérer le PCI du gaz produit
par la gazéification de 1 kg de biomasse humide. Lorsque la gazéification est complète, c’est-
à-dire à T > 1300°C pour les situations considérées précédemment, les seuls combustibles
dans les gaz produits sont CO et H2.
Ainsi le PCI du gaz produit correspond à la chaleur dégagée par la réaction :
nCO CO + nH2 H2 + nO2 O2 → nCO CO2 + nH2 H2O à la température de référence de
298,15 K, soit : qr = - ∆Hr = nCO [ ∆Η -
241,826 nH2 (kJ).
0
f CO
0
∆Η f CO ] - nH2
2
0
∆Η f H O = 282,99 nCO +
Dans le cas de 1 kg de biomasse humide (20 %) à P = 1 bar et T = 1500 K, nCO = 33,1
et nH2 = 35,8 on obtient un PCI de 18,6 MJ pour le gaz de synthèse produit. Son volume est
de 1,543 Nm 3 soit un PCI de 12 MJ.Nm -3 .
Alors que le PCI de 1 kg de biomasse humide (20 %) calculé selon la même méthode
s’établit à 13,6 MJ.kg -1 de biomasse humide, ce qui est cohérent avec la valeur de
3,9 kWh.kg -1 , soit 14 MJ.kg -1 de hêtre à 20 % d’humidité donnée par (ADEME, 2001).
On pourrait ainsi présenter un bilan énergie par le schéma de la Figure III-33 : on part
de 1 kg de biomasse à 20 % d’humidité dont le PCI est de 13,6 MJ ; dans un réacteur « sans
perte » on apporte sous forme allothermique 7 MJ ; les gaz en sortent à 1500 K sous forme de
35,8 moles de H2 et de 33,1 moles de CO soit un volume de 1,54 Nm 3 ; dans un échangeur de
chaleur idéal qui ramènerait les gaz de 1500 K à 300 K, il serait possible de récupérer 2,6 MJ
(la chaleur sensible contenue) alors que le gaz de synthèse possèderait un PCI de 18 MJ.
2 vap
Figure III-33 :
Bilan énergie.
Attribuons un rendement au four de 85 % et ce sont 8,23 MJélec qu’il faut fournir.
Attribuons à l’échangeur de chaleur un rendement de 70 % : on ne récupère alors que
2,6*0,7 = 1,82 MJthermique. On peut alors définir un rendement si toutefois on considère que
1 MJthermique est égal à 1 MJ électrique, par :
ρ = PCI gaz / [PCI biomasse + énergie électrique - énergie thermique récupérée]
ρ = 18 / [13,6 + 8,23 – 1,82] = 18 / 20,01 ~ 90 %.
124