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

II –Etat de l’art des procédés de gazéification
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- les plasmas dits "haute fréquence" où l'énergie d'ionisation est apportée par un champ
électromagnétique,
- les plasmas d'arc où l'énergie est fournie par un arc électrique : la densité volumique de
puissance y est considérable, et les transferts thermiques très efficaces.
On produit ces derniers avec trois types de générateurs :
- les torches à plasma :
à cathode chaude (tungstène ou graphite),
à cathode froide (cuivre),
- les fours à plasma à arc transféré où l'anode est (souvent) constituée par le matériau à
traiter et où l’arc est stabilisé par une injection de gaz appropriée ou par un champ
magnétique,
- les fours à arc(s) (plus ou moins) libre(s).
Ces technologies sont maintenant bien maîtrisées entre quelques kilowatts et 10
mégawatts. Il existe de part le monde de nombreuses réalisations industrielles. Les gaz
usuellement utilisés sont l'air, l'argon, le méthane, le mélange H2/CO mais aussi la vapeur
d'eau, l'hydrogène, l'azote, l'oxygène, le CO2, etc.
II - 2 - 2 - Les propriétés physico-chimiques des plasmas thermiques
II - 2 - 2 - 1 - La composition chimique
Dans les plasmas thermiques, la température est indépendante de la composition
chimique. Si l'hypothèse de l'équilibre thermodynamique n'est pas toujours vérifiée, elle
permet cependant de prévoir, en fonction de la température et de la pression, la nature des
espèces les plus probables et leurs fractions molaires respectives.
A titre d'exemple, nous avons représenté sur la Figure II-1, la composition chimique,
obtenue par calcul, d'un plasma d'argon et de vapeur d'eau. On remarquera la présence
d'atomes, de radicaux libres, H par exemple, ainsi que d'espèces ionisées et d'électrons qui
deviennent actifs aux hautes températures des plasmas thermiques. La dissociation de H2 et
O2 est quasi complète dès 3000 K et la première ionisation intervient vers 6000 K ; il faut
monter à 12 000 K pour que le taux d’ionisation atteigne 10 %.
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