Énergie nécessaire au broyage de la biomasse et des produits densifiés

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Rotor à fléaux pour le broyage des déchets verts ou bois de rebuts, photo Frédéric Douard

La volonté internationale de réduire les émissions de gaz à effet de serre, en particulier de gaz carbonique fossile, a encouragé de nombreux producteurs d’électricité à convertir certaines de leurs installations utilisant du charbon pulvérisé, ou du gaz, en centrales à co-combustion biomasse. Il existe même un exemple de conversion d’une centrale à l’utilisation exclusive de granulés (pellets) broyés. En effet, l’incorporation de biomasse aux combustibles fossiles présente de nombreux avantages. D’un point de vue environnemental, cette option permet, à court terme et sans risque majeur pour l’utilisateur, de réduire les émissions de CO₂ fossile, de SO_x et de NO_x. De plus, il apparait que, techniquement, l’efficacité des chaudières peut s’en trouver accrue et que la réduction du cout du combustible améliore la rentabilité des installations.

Les quantités de biomasse nécessaires à l’approvisionnement de telles centrales sont colossales et leur disponibilité à l’échelle locale souvent insuffisante. Ainsi, lorsque sont pris en compte les couts engendrés pour atteindre les objectifs de l’Union européenne en matière de réduction des émissions, la dépendance du continent vis-à-vis des ressources biomasse intercontinentales devient indéniable. Il demeure cependant rentable, tant économiquement que du point de vue environnemental, de transporter des particules de bois sous forme densifiée, même sur de longues distances.

Les centrales électriques utilisent la biomasse (en général du bois) sous forme de poudre, ce qui nécessite un broyage avant utilisation afin d’obtenir des particules de bois aux qualités aérodynamiques suffisantes pour être utilisées dans le process. Dans ces systèmes, les caractéristiques des particules de biomasse sont d’une importance capitale, elles influencent en effet l’alimentation, la cinétique de combustion, la quantité d’imbrûlés et la température du foyer.

Pour la plupart de ces unités de co-combustion, le cahier des charges impose que la totalité des particules passent au travers d’une maille de 6,34 mm et que la majorité soient d’une taille de 3 mm. Cependant, les spécifications de certains consommateurs sont parfois plus strictes.

Néanmoins, le broyage des pellets peut s’avérer problématique. En effet, les données manquent pour pouvoir dimensionner le poste broyage lors de la conception des chaines d’approvisionnement des centrales électriques. Inversement, dans les chaines existantes, l’acceptation de matières nouvelles passe par des essais pilote en vraie grandeur. D’une manière générale, c’est le broyage de la biomasse dans son ensemble qui reste peu étudié.

L’étude disponible ici et réalisée par Michaël Temmerman du Centre Agronomique  Wallon tente donc de dégager les pistes qui serviront à caractériser les besoins énergétiques du broyage de biomasse solide, en particulier des pellets. Pour ce faire, les connaissances en matière de broyage de la biomasse sont évaluées à la lumière de ce qui est pratiqué dans d’autres domaines d’activités, comme les industries agro-alimentaires et l’industrie minérale. Enfin, l’intérêt d’établir une relation entre les propriétés physiques et mécaniques des biocombustibles solides et l’énergie nécessaire à leur broyage sont évalués.