Tirer parti de la biomasse de mauvaise qualité
La bioénergie représente plus de 61 % des énergies renouvelables consommées en Europe. L’industrie de la biomasse s’est fixée pour objectif de répondre à la forte demande en utilisant plus efficacement les matières premières et les déchets. À l’heure actuelle, ces déchets sont très peu exploités pour la production d’énergie du fait de leur haute teneur en cendres qui fait l’objet d’une réglementation prudente, conformément à la norme internationale ISO 17225. Le projet BIAR, financé par l’UE dans le cadre de Horizon 2020, a relevé le défi et mis au point un processus chimique destiné à retirer les cendres des matériaux lignocellulosiques riches en ce matériau, comme l’écorce et la balle de riz. «Le processus BIAR fait office de prétraitement et présente une très large gamme d’applications possibles en séparant les composés organiques et inorganiques constitutifs de la biomasse», explique Gian Claudio Faussone, coordinateur du projet. Exploiter de nouvelles matières premières La biomasse inclut de la cellulose, de l’hémicellulose et de la lignine. Le procédé fonctionne en trois étapes. La première consiste à utiliser un solvant et un catalyseur à une pression et à une température (200° C) modérées, pour créer une réaction, connue sous le nom de solvolyse, qui permet de décomposer la biomasse en éléments et en composants organiques plus petits. La deuxième phase recourt à la filtration mécanique à haute pression pour ôter les composants inorganiques de plus grande dimension de la biomasse ainsi dissoute. Au cours de la phase finale, le liquide filtré est distillé pour isoler le solvant, qui sera de nouveau utilisé pour le même processus. Le substrat qui reste après la distillation ne contient que de la matière organique pure et sans cendre, chimiquement identique au matériau originel de la biomasse, moins les cendres. À aujourd’hui, seules les matières premières de bonne qualité sont utilisées pour la production de pellets. Cependant Gian Claudio Faussone affirme que «grâce à BIAR, la biomasse résiduelle qui n’est pas exploitée actuellement, comme la balle de riz qui contient 16 % de cendres ou le digestat de boues qui en contient jusqu’à 40 %, peut être utile et sûre». Les boues, par exemple, sont contaminées par les métaux lourds, donc elles ne peuvent être brûlées que dans des incinérateurs équipés de dispositifs de protection de l’environnement sophistiqués. «Grâce à BIAR, les métaux lourds sont retirés des boues, qui peuvent ensuite être brulées en toute sécurité dans n’importe quel poêle standard», explique Gian Claudio Faussone. Des applications multiples En fournissant de nouvelles sources de biomasse disponible, les coûts spécifiques des bioénergies peuvent être réduits. En outre, utiliser des matières premières déjà disponibles mais inexploitées contribuera à réduire les émissions de CO2. Selon Gian Claudio Faussone: «Nous ciblons un segment de marché business-to-business, comme les centrales électriques fonctionnant avec de la biomasse, les chauffages urbains, les usines de traitement des eaux usées et les distributeurs en gros de pellets qui pourraient tirer parti des applications BIAR.» L’aspect le plus intéressant de BIAR est l’application potentielle de la fraction organique. Normalement, les biomasses résiduelles ont un contenu en cendre trop élevé pour être utilisées dans le cadre d’autres applications. En outre, la fraction inorganique de la cendre est trop élevée, ce qui rend ces biomasses inutiles. «En utilisant le processus BIAR nous pouvons récupérer la fraction organique, dépourvue de cendre; et la fraction inorganique, sans matière organique, ce qui permet d’outrepasser les limitations usuelles», commente Gian Claudio Faussone. Le processus BIAR peut potentiellement être utilisé pour de nombreuses applications, de la production de pellets à grande échelle au traitement des boues, et de situations spécifiques de récupération des cendres aux expériences de laboratoire destinées à analyser les propriétés de la biomasse pure. Gian Claudio Faussone conclut: «Les cendres sans matières organiques peuvent être utilisées à des fins très intéressantes, par exemple pour la fabrication de batteries électriques; c’est ce potentiel que nous étudierons à l’avenir.»
Mots‑clés
BIAR, biomasse, cendre, organique, matières premières, boues, inorganique, balle de riz, pellet, déchets, solvolyse
