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 thermiques permettent de concevoir des procédés allothermiques :
l'énergie d’origine électrique est apportée au sein même du milieu réactionnel et non à travers
une paroi. Souvent, le gaz plasmagène, vecteur de l'enthalpie, est aussi le réactif chimique.
La température est indépendante de la composition chimique du système : on peut
générer des milieux très réducteurs à haute température (plasma d'hydrogène par exemple)
sans trace d'oxygène.
La température peut être aussi élevée que l'on souhaite : les vitesses des réactions
chimiques sont très rapides. Les débit-masses sont augmentés d'autant et pour un débit-masse
souhaité, un réacteur plasma est beaucoup moins volumineux qu'un four conventionnel.
Les débits de gaz, notamment pour une phase de pyrolyse de matière organique ou
pour la fusion de matière minérale, sont aussi beaucoup plus faibles : les installations aval de
traitement des fumées (lavage, dépoussiérage...) voient leur taille diminuer.
Après une pyrolyse plasma, la fraction des imbrûlés solides ou gazeux est quasi
négligeable. La fraction minérale est fondue, recueillie par coulée et solidifiée sous forme
d'un vitrifiât, qui n'occupe qu'un faible volume comparé à celui de la charge initiale. Ce
vitrifiât présente d'excellentes qualités d'inertie physique et chimique en vue de son
éventuelle utilisation ultérieure comme bain de support et de chauffage de matériau
organique impur (charbon ou biomasse par exemple) et d'exutoire des cendres produites.
Dans un four à plasma à arc transféré sur bain de métal ou de verre, celui-ci peut être
utilisé pour piéger les polluants minéraux.
Les torches à plasma pouvant être utilisées sont du type arc soufflé, pour traiter des
liquides et des gaz, ou du type arc transféré pour traiter des solides. Les torches fonctionnant
avec de l'air, de l'argon, de l'azote, de l'oxygène, développent ainsi des puissances électriques
de quelques centaines de kilowatts avec des débits de gaz modulables, de 10 à 350 Nm 3 .h -1
par MW. On peut donc envisager d’incinérer des déchets toxiques par arc électrique, de
détruire des déchets toxiques urbains, hospitaliers et industriels, de gazéifier du charbon, de
la biomasse plus ou moins chargée en minéraux.
II - 2 - 3 - Les procédés de gazéification par plasma d’arc
Plusieurs procédés plasmas fonctionnent ou ont fonctionné de par le monde. Ils
utilisent des torches à plasmas de conceptions différentes (arc soufflé, transféré,...) avec des
puissances électriques variables selon les cas.
Ils ont été développés pour la majorité d’entre eux, après les chocs pétroliers des
années 70, pour gazéifier du charbon afin de produire un gaz de synthèse soit pour des
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