Produire des huiles essentielles avec des déchets végétaux comme énergie

Informations clés – Exploitation agricole – Processus vapeur à 5 bar – Combustible : 1700 tonnes de plaquette forestière, déchets verts, plantes distillées par an – Chaudière à double grille Uniconfort EOS de 1,6 MW – Couverture des besoins à 90% par la biomasse – Investissement chaufferie biomasse : 300 000 € – Broyeur rapide Willibald distribué par Hantsch – Mise en service en 2011 – Article paru dans le Bioénergie International n°37 de mai-juin 2015.

Tailles de thuya avant distillation puis combustion, photo Frédéric Douard

Tailles de thuya avant distillation puis combustion, photo Frédéric Douard

Remorque de distillation des thuyas, photo Frédéric Douard

Remorque de distillation des thuyas, F. Douard

Patrice Ferrant est agriculteur à Rodelinghem, petite commune située à 12 km du tunnel sous la Manche. Dans cette terre fertile du nord de la France, depuis 1988, il cultivait l’oignon de consommation sur 60 ha. En 1992, l’exploitation emploie jusque 10 personnes l’été pour la récolte et l’épluchage des 1000 tonnes produites cette année-là. À l’époque, il fournit les grands groupes alimentaires de la région comme les pizzas Buitoni à Caudry. Mais les évolutions géopolitiques vont changer tout cela car après la chute du mur de Berlin, les oignons épluchés polonais envahissent la France.

Des oignons aux huiles essentielles

Pour Patrice, il est alors urgent de réagir et il va donc rechercher à valoriser ses oignons et ses terres avec moins de main d’œuvre. En 1993, il décide de s’orienter vers l’évaporation pour produire des concentrés et vers la distillation pour produire des huiles essentielles … de légumes bien sûr, avec lesquelles il pourra continuer à approvisionner les grands industriels de l’agro-alimentaire pour parfumer les plats préparés.

Mais ces techniques demandent des investissements lourds, en broyage, extraction, distillation ou évaporation, en laboratoire et en production d’énergie. Durant plusieurs années, il se forme notamment avec l’aide de son épouse qui est pharmacienne et qui va prendre en charge toute la chimie des processus et leur contrôle. Il investit progressivement en équipements d’occasion qu’il monte et adapte lui-même jusqu’en 1998 où il franchi le pas en achetant une chaudière vapeur à propane de 3,2 MW. En 1999, il distille ses premiers poireaux. Trois ans plus tard en 2012, alors qu’il vient d’acheter sa seconde cuve de distillation, l’huile essentielle de poireaux représente 66% de son chiffre d’affaire global et il est devenu le premier producteur mondial devant trois autres confrères.

Mais encore une fois, la géopolitique ne va pas le laisser tranquille longtemps. Le propane qui s’achetait 150 €/tonne en 2004 va monter jusqu’à 900 € en 2011. Patrice arpente alors l’Europe à la recherche d’un exemple à suivre. C’est finalement en Provence qu’il trouvera l’inspiration, dans une distillerie de lavande avec une chaudière à biomasse solide et le 1er juillet il commande le matériel auprès d’une entreprise belge, Biosynergy, et qui distribue la chaudière de son choix.

Broyeur rapide Willibald pour la préparation du combustible, photo Frédéric Douard

Broyeur rapide Willibald pour la préparation du combustible, photo Frédéric Douard

Broyat de déchets verts combustible, photo Frédéric Douard

Broyat de déchets verts combustible, photo Frédéric Douard

Car l’idée de Patrice est de consommer des biocombustibles à prix défiant toute concurrence, c’est à dire à prix zéro. Enfin zéro pas tout à fait car il va les récupérer bruts et il lui faudra les broyer. Il s’agit en l’occurrence de déchets verts dont il va organiser la récupération, mais aussi de certains de ses propres sous-produits de distillation comme le thuya. Le broyeur qu’il a choisi pour travailler sur son site est un broyeur rapide à marteaux, très polyvalent, le Willibald MZA 2500 fourni par les Ets Hantsch. Pour les chantiers extérieurs, il fait intervenir Laurent Maillard, entrepreneur à Verlincthun, et qui lui prépare environ 50% de son combustible, sur un total de 1700 tonnes par an, réparties de manière uniforme sur l’année.

Pour ses processus, Patrice a besoin de vapeur à 5 bar et 150°C pour les cuves de distillation des légumes qui doivent être portées à ébullition durant 3 à 5 heures par l’intermédiaire d’un échangeur en inox. Il utilise également de la vapeur à 80°C et 0,5 bar en injection directe pour la distillation du thuya, dans une benne spéciale. Enfin, il réalise également du séchage à façon d’if broyé pour des applications médicinales.

L’usine FERRANT emploie aujourd’hui 6 salariés en plus de Patrice et a une capacité de traitement de 30 tonnes de matière première par jour. Sa production s’est fortement diversifiée et il ne travaille plus seulement avec la production de son exploitation. Il traite ainsi aujourd’hui 54 ha de poireaux, 400 tonnes d’oignons, 200 tonnes d’échalotes, 5 ha de ciboulette, 30 ha d’angélique, 5 ha de Livèche, aussi appelée cèleri perpétuel, mais aussi du cerfeuil et de l’ail.

La chaudière Uniconfort EOS et son système de ramonage pneumatique, photo Frédéric Douard

La chaudière Uniconfort EOS et son système de ramonage pneumatique, photo Frédéric Douard

Vue d'une grille Unicorfort EOS, combinant le pot-foyer et la grille mobile

Vue d’une grille Unicorfort EOS, combinant le pot-foyer et la grille mobile

Une chaudière à double grille qui évite la formation de mâchefer

C’est donc une chaudière Uniconfort de 1,6 MW à vapeur et 5 bar, modèle EOS, que Patrice a choisi pour consommer ses biocombustibles spéciaux. Ces chaudières avec revêtement réfractaire disposent d’un foyer à double grille. La biomasse arrive par la grille fixe, de type Volcan, où elle commence à sécher et à gazéifier, puis, par la poussée de la vis d’alimentation, elle passe sur la grille mobile. Celle-ci va étaler le combustible restant, terminer de le sécher et de le gazéifier si besoin, puis va permettre une évacuation rapide des cendres avant qu’elles ne gênent les entrées d’air primaire et ne forment des mâchefers.

Une cendre fine et parfaitement consumée qui sera valorisée en cultures, photo Frédéric Douard

Une cendre fine et parfaitement consumée qui sera valorisée en cultures, photo F. Douard

Ce modèle, qui existe dans une plage de puissances de 90 à 5800 kW, en eau chaude ou en vapeur, constitue l’une des quatre gammes du constructeur italien. Il permet la combustion propre de biomasses solides contenant jusqu’à 45% d’humidité et à haute teneur en minéraux, ce qui nous intéresse tout particulièrement dans le cas présent. Chacun sait en effet que la combustion des biomasses agricoles ou des déchets verts, en résumé des plantes jeunes et riches en minéraux, provoque la formation de mâchefer si le problème n’a pas été anticipé.

Dans le cas des chaudières EOS, la grille mobile permet effectivement d’évacuer les cendres, d’autant plus rapidement que les biomasses sont fines et que leurs braises ont une durée de vie courte. Mais cela ne suffit pas à éviter le vitrification qui est le résultat de deux phénomènes : la présence de minéraux à faible température de fusion (autour de 700°C au lieu de 1200 pour le bois) et une température élevée de la grille (plus de 850°C habituellement). Dans les chaudières EOS, deux dispositions vont compléter le travail de la grille mobile pour éviter les mâchefers :

  • Une parfaite maîtrise de l’air primaire, réglé au minimum, afin d’éviter l’effet forge sur la grille,
  • Un recyclage de gaz de fumées dans la chambre de combustion qui va y faire baisser la température aux alentours de 700°C à puissance nominale (au lieu de 950). Avec des biomasses à moins de 45% d’eau, cette température reste suffisante pour une parfaite gazéification et combustion.
Schéma de principe des chaudières Uniconfort EOS à double grille

Schéma de principe des chaudières Uniconfort EOS à double grille

Le résultat est une température sur grille comprise entre 500 et 600°C, insuffisante pour faire fondre les minéraux et le tour est joué ! Les cendres de la chaudière de Patrice sont blanches et fluides, donc parfaitement brûlées et non fondues, et il peut ainsi les valoriser comme engrais en épandage avec son fumier de légumes obtenu après distillation.

iltre à manches FIDA chez Ferrant PHE, photo Frédéric Douard

Filtre à manches chez Ferrant PHE, photo Frédéric Douard

Ajoutons que Patrice exploite seul sa chaufferie avec deux ouvriers, que c’est lui-même qui a réalisé toute l’installation, comme celle de tous les autres équipements de son entreprise pour maîtriser les coûts. L’un des critères de son choix fut d’ailleurs de pouvoir acheter la chaudière non montée. Ceci lui a permis d’acheter cette chaudière et ses périphériques pour 260 k€ plus un filtre à manches FIDA à 40 k€. Grâce à cette organisation, le temps de retour de l’installation est de 4 ans.

Enfin, comme tout agriculteur qui se respecte, Patrice a sans cesse de nouvelles idées, et il envisage par exemple d’équiper une chaudière gaz de 2 MW avec un brûleur à bois déchiqueté et même de produire des agro-granulés avec les fibres de ses poireaux … à suivre donc !

Contacts :

Frédéric Douard, en reportage à Rodelinghem

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