Production de carburants àpartir de Biomasse - eer.in2p3.freer.in2p3.fr/Bournay_L.pdf · Ecole...
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CO2 maîtrisé | Carburants diversifiés | Véhicules économes | Raffinage propre | Réserves prolongées
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Ecole Energie & Recherche - Station Biologique de Roscoff 31-03-2010
Production de carburants à partir de Biomasse F. Monot - G. Ferschneider
J-C.Viguié et L. Bournay
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Sommaire
Contexte énergétique et réglementaire
Les biocarburants aujourd'hui : marchés, produits
Les biocarburants de 2ième
génération : voies de transformation et défis technologiques
La 3ième
génération de biocarburant : algues....
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Sommaire
Contexte énergétique et réglementaire
Les biocarburants aujourd'hui : marchés, produits
Les biocarburants de 2ième
génération : voies de transformation et défis technologiques
La 3ième
génération de biocarburant : algues....
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Contexte Demande en transports en forte croissance
Transport de marchandises
Étude «
The Sustainable
Mobility
Project
», WBCSD , 2004
Afrique
Amérique Latine
Moyen Orient
Inde
Autre Asie
Chine
Europe de l'Est
Ex-URSS
OCDE Pacifique
OCDE Europe
OCDE Amérique du Nord
Transport de passagers
+62%Trillion (1012) de Passager-km/An +131%
+100%
+200%Trillion (1012) de Tonne-km/An
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5
3.7% 1.1%
1.5%
37.7%
58.6%
1.1%
EssenceGazoleBiocarb.GPLGNV
Contexte Le marché
des carburants dans le monde
Représente 50% de la consommation de pétrole
Dépendance du pétrole à
96%
Nécessité
de diminuer les
GESConsommation mondiale
d'énergie dans le secteur routier en 2006
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Contexte Réglementation Européenne et Française
Directive européenne 2003/30/CE ...
2,00 % PCI fin 2005
5,75 % PCI en 2010
10,00 % PCI en 2020
La France s'impose:
5,75 % PCI en 2008
7,00 % PCI en 2010
10,00% PCI en 2015
Révision UE en 2008-09
20% énergie renouvelable en 2020 dont 10% pour le transport
Critères de durabilité
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Contexte Réglementation : Critères de durabilité
Critères de durabilité
définis dans le cadre de cette directive : Émissions de GES "du puits à
la roue"
Méthodologie de comptabilisation définie dans la Directive( préconisation du prorata énergétique pour allouer les émissions aux produits et coproduits)
Bilans GES des filières biocarburants existantes et futures
en annexe de la Directive (ne tenant pas compte de changement d'usage des sols)
Valeurs typiques
Valeurs par défaut
Seuils de réduction (vs. réf. fossile essence ou gazole)
et échéances
35% minimum
(dès mise en application pour nouvelles installations et à
partir du 1er Avril 2013 pour installations existantes en janvier 2008)
50% minimum
(à
partir de 2017 pour installations existantes à
cette date)
60% minimum
(après 2017 pour nouvelles installations)
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Sommaire
Contexte énergétique et réglementaire
Les biocarburants aujourd'hui : marchés, produits
Les biocarburants de 2ième
génération : voies de transformation et défis technologiques
La 3ième
génération de biocarburant : algues....
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Biocarburants: Carburants produits à
partir d’une
matière première végétale
Biocarburants actuels:
Moteur diesel EMHV ( 5%
-
30% -100%)
Moteur essence ETBE (15%) Éthanol (5%-10%-85%-100%)
Les biocarburants aujourd'hui Les produits
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Les biocarburants aujourd'hui Production au niveau mondial
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015
EthanolBiodiesel
Mt
Éthanol majoritairement
Capacité
modeste
Forte progression :
+15% depuis 5ans
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Les biocarburants aujourd'hui Éthanol à
partir de plantes sucrières
Plante
agro. t/ha
Sucres% pds
éthanolm3/ha
énergietep/ha
Betterave 70-75 15 6.5-7.0 3.0-3.5Canne 80-90 15 7.0-8.0 3.5-4.0
Lavage DiffusionBetterave
Pulpes
Canne à
Sucre
Bagasses
Broyage
PressageVinasses
Séparation Séchage
Drèches
Fermentation Éthanol 99,8%
Distillation
Déshydratation
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Plante
agro. t/ha
Amidon% pds
éthanolm3/ha
énergietep/ha
Maïs 7 -
8 70 3.0-3.5 1.5-1.7Blé 7 -
8 65 2.7-3.0 1.5-1.6
Vinasses
Séparation Séchage
Drèches
Fermentation Éthanol 99,8%
Distillation
DéshydratationCéréales Nettoyage
BroyageLiquéfaction
Hydrolyse
Les biocarburants aujourd'hui Éthanol à
partir de plantes amylacées
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Les biocarburants aujourd'hui EMHV : La
transestérification
R-COO-CH2 HO-CH2 R-COO-CH2CH3OHR-COO-CH R-COO-CH HO-CHR-COO-CH2 R-COO-CH2 R-COO-CH2
R-COO-CH3 CH3OH
R-COO-CH3
R-COO-CH3
HO-CH2 HO-CH2HO-CH2 CH3OH HO-CH R-COO-CHHO-CH
R-COO-CH2 HO-CH2HO-CH2
Triglycérides
catalyseur
+
Diglycérides
catalyseur
catalyseur
+
Monoglycérides
++
+ EstersMéthyliques
glycérine
1
2
3
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R-COO-CH2
R-COO-CH R-COO-CH2
+CH3
-OH
NaOHou
NaOMe
CatalyseurHomogène
CH3
-OH
R-COO-CH3 Biodiesel
HO-CH2
HO-CHHO-CH2
Étape de Neutralisation
HO-CH2
MeOHHO-CH
+
R-COOH
+
H2
OHO-CH2
Acides Gras
NaClGlycérine
NaO-CH2 + CH3
ONaHO-CH + R-COONaHO-CH2
Phase Aqueuse
HCl
Les biocarburants aujourd'hui EMHV : Technologies homogènes
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NaO-CH2 + CH3
ONaHO-CH + R-COONa
HO-CH2
R-COO-CH2
R-COO-CH R-COO-CH2
+CH3
-OH
NaOHou
NaOMe
Catalyseurhomogène
CH3
-OH
R-COO-CH3 Biodiesel
HO-CH2
HO-CHHO-CH2
HClAqueux
Étape de neutralisation
HO-CH2
MeOHHO-CH
+
R-COOH
+
H2
OHO-CH2
Acides Gras
NaCl
Voie hétérogène
Glycérine
Les biocarburants aujourd'hui EMHV : Technologies hétérogènes
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Les biocarburants aujourd'hui EEHV par éthanolyse
des huiles végétales
Mais
EtOH
est un meilleur solvant de la glycérine
Équilibres réactionnels défavorables
Catalyse basique => perte d'activité
par stabilisation de l'alcool
EtOH
est hygroscopique et azéotrope à
l'eau
purification de l'alcool est plus complexe/coûteuse
CH2 OOC R1
CH OOC R2
CH2 OOC R3
+ 3 CH3OH
R1 COOC2
H5
R3 COOC2
H5
R2 COOC2
H5 +
CH2 OH
CH OH
CH2 OH
cat
3 C2
H5
OH
éthanolester éthylique
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H2-C-OO-C CH3
H-C-OO-C
CH3
H2-C-OO-C
CH3
=
=
=
H2 Catalyseur
Triglycéride
CH3
CH2
CH3
propane
Paraffines linéaires
Paraffines ramifiées(ind. cétane # 70)
+CO2
et / ou
H2O+
Les biocarburants aujourd'hui Hydrotraitement des Huiles Végétales
CatalyseurHydro isomérisation
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Les biocarburants aujourd'hui Bilan GES des filières
0 50 100 150 200 250 300 350 400
conventional gasoline
from wheat (DDGS to animal feed)
from sugarbeet
from sugarcane
from wood residus
from short rotation coppice
from wheat straw
conventional diesel
FAME from rapeseed
FAME from imported soybeen
FAME from palm oil
hydrotreated rapeseed oil
BtL from wood residus
BtL from short rotation coppice
GTL
CTL
CTL + CCS
LPG
CNG
CBG from Municipal waste
DME from NG
Ref
eren
ceEt
hano
l 1st
gene
ratio
nEt
hano
l 2nd
gene
ratio
nR
efer
ence
Biod
iese
l 1st
gene
ratio
nSy
nthe
tic D
iese
l Fue
l
Gaz
eous
fuel
dedi
cate
dve
hicl
e
gCO2/km
JRC-EUCAR-Concawe, 2007
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Les biocarburants aujourd'hui Bilan : amélioration de l'existant 1
Degré
de maturité
élevé
des technologies de production, les améliorations viennent de l'intensification des procédés
Éthanol :
Diminuer la conso énergétique (séparation H2
O/EtOH)
Esters :
Amélioration des rendements énergétiques
Diminuer empreinte CO2 :
Esters éthyliques
Procédés verts : diminution de conso de produits chimiques et des rejets aqueux
Améliorer de la qualité
des sous produits (glycérine) Technologie hétérogène
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Les biocarburants aujourd'hui Bilan : amélioration de l'éxistant
2
Biocarburants 1G disponibles en quantité
limitée.
Matières 1ière
représentent une faible fraction de la plante.
Sont en concurrence avec la filière alimentaire.
Éthanol :
Limiter les pertes de productions par contamination
Esters et HDT HV :
Amélioration des rendements matière
Utilisation des huiles usagées, ou moins raffinées
Utilisation d'huiles non alimentaires : jatropha
=>La diversification des ressources est nécessaire
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Sommaire
Contexte énergétique et réglementaire
Les biocarburants aujourd'hui : marchés, produits
Les biocarburants de 2ième
génération : voies de transformation et défis technologiques
La 3ième
génération de biocarburant : algues....
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1GGRAIN DE BLE
2GPLANTEENTIERE
PULPE DE BETTERAVE
DRECHES
LUZERNE
FORET,CULTURES
SPECIFIQUESTTCR
MISCANTHUS
Biocarburant de 2G La biomasse ligno-cellulosique (BLC)
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Introduction Biomass compared to fossil resources
Diagramme Van Krevelen Biomasse, Charbon, Précurseurs de pétrole
Huiles Végétales
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2Ratio Atomique O/C
Rat
io A
tom
ique
H/C
Anthracite
Lignite
Biomasse
Tourbe
Charbons sub bitulineux
Charbons bitumineux
Cellulose
Lignine
Charbon
Bois
PailleHerbe
Brut / Produits pétroliers
Kerogènes(Précurseurs de
pétrole)
Type III (swamp/woody
source)
Type II (marine+inland
source)
Type I (alga-marine
source)
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Biocarburant de 2G La biomasse
ligno-cellulosique
Voie biochimique = hydrolyse enzymatique et fermentation de sucres (éthanol)
Voie thermochimique : -
Pyrolyse
- Hydro liquéfaction-
Gazéification
Cellulose (C6
H10
O5
)n
Polysaccharide linéaire
LigninePolymère amorphe réticulé Hemicellulose
Polysaccharide linéaire/ramifié
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Biocarburant de 2G Éthanol : Principe de la Libération des Sucres
Action des enzymes CBH
LignineHemicelluloseCellulose microfibrilles
cellulose
Conditionnement Prétraitement Hydrolyse
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Biomasse BLC
1000 kg MS
Condt.
PréTrt.
Séparation
HemicelluloseC5: ~250 kg
Liquéfaction
Hydrolyse
Séparation
Lignine~200 kg
Éthanol 99,8%pds
~220kg 279 l
Drèches
Vinasses
Distillation
Déshydratation
Séparation Séchage
Éléments de différenciation 1G/2G:
Pas de réalisation industrielle
Ressource
Prétraitement
Hydrolyse
Coproduits
Bilan énergétique positif
Économie : 1G ~ 0.50€/l 2G ~ 1.00€/l État de l 'art
Fermentation
C02
~210 kg
Biocarburant de 2G Éthanol : Schéma de procédé
et enjeux
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Introduction Bilan GES des filières
0 50 100 150 200 250 300 350 400
conventional gasoline
from wheat (DDGS to animal feed)
from sugarbeet
from sugarcane
from wood residus
from short rotation coppice
from wheat straw
conventional diesel
FAME from rapeseed
FAME from imported soybeen
FAME from palm oil
hydrotreated rapeseed oil
BtL from wood residus
BtL from short rotation coppice
GTL
CTL
CTL + CCS
LPG
CNG
CBG from Municipal waste
DME from NG
Ref
eren
ceEt
hano
l 1st
gene
ratio
nEt
hano
l 2nd
gene
ratio
nR
efer
ence
Biod
iese
l 1st
gene
ratio
nSy
nthe
tic D
iese
l Fue
l
Gaz
eous
fuel
dedi
cate
dve
hicl
e
gCO2/km
JRC-EUCAR-Concawe, 2007
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Biocarburant de 2G Éthanol : Prétraitement 1
Problématique
Améliorer la réactivité
des substrats lignocellulosiquesà
l'hydrolyse enzymatique :
en favorisant l'accessibilité
des enzymes
en améliorant la réactivité
de Cellulose
en limitant la production d'inhibiteurs par dégradation des sucres
Objectifs
Séparation totale ou partielle de H et L entourant C
Réduction du DP et de IC
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Défibrage par cisaillement
Couplage avec des traitements mécaniques Déstructurer la L et l'accessibilité
Explosion des fibres à
la vapeur
Biocarburant de 2G Éthanol : Prétraitement 2
cliché
IFP/Saf-Isis
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Biocarburant de 2G Éthanol : Hydrolyse Enzymatique 1
ProblématiqueTransformation de la lignocellulose
en sucres simples
fermentescibles:
Cellulose Sucres simples C6
Hemicellulose Sucres simples C5
Objectifs
Réalisation d'une hydrolyse enzymatique en COP douces
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zone cristalline
zone amorpheFibres de cellulose
Glucose
EndoglucanasesEgs
-glucosidase
CellobiohydrolasesCBHI
CBHII
Sécrétome
Trichoderma reesei
Cellulose Cellobiose
Cellobiose Glucose
Biocarburant de 2G Éthanol : Hydrolyse Enzymatique 2
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Biocarburant de 2G Éthanol : Hydrolyse Enzymatique 2
Challenges
Haute teneur en MS par un procédé
en 2 étapesLiquéfaction (fed
batch) + saccarification (continu)
Production in-situ des enzymes à
partir des sucres en C5
coûts de 40% 60% du coût de production de EtOH
Amélioration de la production des enzymes
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Biocarburant de 2G Éthanol : Fermentation 1
ProblématiqueTransformer les sucres simples en éthanol
Objectifs Fermentation éthanoïque
C6
H12
06 2C2
H5
OH + 2CO2
H > 0+ glycérol, acide succinique, huiles de fusel,..
th = 51 g EtOH/100g de glucoseop
= 90-92% th
Saccharromycescerevisiae
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Biocarburant de 2G Éthanol : Fermentation 2
Opération maîtrisée en 1G à
l'échelle industrielle
Challenges
Adaptation des levures
la productivité
, effets inhibiteur et coproduits
transformer les pentoses
Technologie de fermenteur
Haute densité
cellulaire
Étagement, recyclage
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Biocarburant de 2G Éthanol : Intégration Procédé
ObjectifsLimiter les consommations:
Réactifs : optimiser la mise en oeuvre et les cond
opératoires
Eau : limiter les apports, produits plus concentrés
Énergie : valoriser les sous produits (lignine)Sans inhibition pour le procédé
Challenges
Assèchement des L et production d'énergie
Optimisation des recyclages
Valorisation des coproduits
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Budget : 74 M€
avec un soutien d'Oséo
Porté
par la société
Procéthol
2G
11 Partenaires
ACTEURSACTEURSR&DR&D
ACTEURS ACTEURS INDUSTRIELSINDUSTRIELS
ACTEURS ACTEURS FINANCIERSFINANCIERS
Partenariat
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Biocarburant de 2G Trois voies thermochimiques
Gazéification
Gaz
de synthèse
Purification Fischer TropschBiomasse
H2
O, O2
Pyrolyse HydrotraitementBiomasse
Liquefaction "critique" Hydrotraitement
Biomasse
H2H2
O
Bio-Oil
CO/H2
H2
Biocarburant
Une voie indirecte plus avancée mais qui reste à
démontrer
Deux voies dites directes encore prospectivesBio-Crude
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Pyrolyse rapidePyroliquéfaction
Bio-huiles
400T°C
300 1000800
Vitesse de chauffe
°C/s
1000
1
Gazéification
CO-H2
Gaz de synthèse
H2
O O2
hydrothermale
Bio-
crude
H2
O
P~200 bar
Traitements nécessaire (HDO,HDC)
Carburant synthétique via le Fischer-TropschGazole et Kerosène
Biocarburant de 2G Conversion thermochimique de la biomasse
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Biocarburant de 2G Bilan sur les voies Thermochimiques directes
Voies thermochimiques directes :
Produits liquides instables (polymérisation) délicats à
mettre en oeuvre (transport, process)
Besoin d'étapes d'hydrotraitement sévères
Besoin de recherche pour comprendre les phénomènes
Besoin de développement des outils analytiques
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ASU -
Gazéifieur
Système d'alim Gazéifieur
Quench or
Chaudière
Distillation AirAir N2
O2
Charge
Biomasse Ligno-
cellulosique
Broyage Séchage
Torréfaction
Prétraitement
Pyrolyse
Filtration
Lavage à
l'eau
Water Gas
shiftPurification finale
Acid
Gas
Removal
Purification du Syngas + ajustement H2
/CO
Gaz de tête FT
Biocarburant : Bio Diesel + Bio Kerosene
Upgrading
Hydrocracking
Fischer Tropsch Up-grading
Fischer Tropsch
Biocarburant de 2G Voie thermochimique indirecte : BTL
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Biocarburant de 2G Bilan GES des filières
0 50 100 150 200 250 300 350 400
conventional gasoline
from wheat (DDGS to animal feed)
from sugarbeet
from sugarcane
from wood residus
from short rotation coppice
from wheat straw
conventional diesel
FAME from rapeseed
FAME from imported soybeen
FAME from palm oil
hydrotreated rapeseed oil
BtL from wood residus
BtL from short rotation coppice
GTL
CTL
CTL + CCS
LPG
CNG
CBG from Municipal waste
DME from NG
Ref
eren
ceEt
hano
l 1st
gene
ratio
nEt
hano
l 2nd
gene
ratio
nR
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ence
Biod
iese
l 1st
gene
ratio
nSy
nthe
tic D
iese
l Fue
l
Gaz
eous
fuel
dedi
cate
dve
hicl
e
gCO2/km
JRC-EUCAR-Concawe, 2007
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Biocarburant de 2GChallenges de la chaine BTL : Gazéification
Challenges Contraintes Solutions
Eviter charbons et goudrons
Conversion carbone du gazéifieur
> 99%
T gazéification ~ 1200 / 1400°C
Etape de compression du gaz très coûteuse
(FT op P = 20 –
30 barg)
Gazéification à
haute pression Pgazif
~ 30 to 40 barg
Taille des étapes de purification
Capture du CO2
Pas d'azote dans le gaz de synthèse
Gazéification sous O2
pur
Alimentation du gazéifieur
Débit de charge constant
Injection slurry
ou par transport pneumatique
Facteur de marche Fragilité
des réfractaires Paroi refroidie
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Biocarburant de 2G Challenges de la chaine BTL : Gazéification
Réacteur à
flux entrainé
Oxygène pur
Paroi refroidie
Alimentation : pressurisation + transport pneumatique
Gazéification : technologie existante sur charbon
ASU - Gazéifieur
Système d'alim Gazéifieur
Quench or
Chaudière
Distillation AirAir N2
O2
Système d'alim Gazéifieur
Système d'alim Gazéifieur
Quench or
Chaudière
Distillation AirAir N2
O2
Charge
Biomasse Ligno-cellulosique
Broyage Séchage
Torréfaction
Prétraitement
Pyrolyse
Charge
Biomasse Ligno-cellulosique
Broyage Séchage
Torréfaction
Prétraitement
Pyrolyse
Filtration
Lavage à l'eau
Water Gas shiftPurification finale
Acid Gas Removal
Purification du Syngas + ajustement H2/CO
Filtration
Lavage à l'eau
Water Gas shiftPurification finale
Acid Gas Removal
Purification du Syngas + ajustement H2/CO
Gaz de tête FT
Biocarburant : Bio Diesel + Bio Kerosene
Upgrading
Hydrocracking
Fischer Tropsch Up-grading
Fischer Tropsch
Upgrading
Hydrocracking
Fischer Tropsch Up-grading
Fischer Tropsch
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Biocarburant de 2G Challenges de la chaine BTL : Prétraitement
Challenges Contraintes Solutions
Obtenir une poudre adaptée à
la fluidisation
et au transport pneumatique
Charbon : 50-80 µm particules sphériques
Traitement thermiqueBroyage biomasse brute génère des particules de
forme allongéeMinimiser la
consommation énergétique
Broyage biomasse brute à des tailles de 50-100µm :
très coûteuxMinimiser la perte en
masse Température basse Torréfaction sous atmosphère inerte
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Biocarburant de 2G Challenges de la chaine BTL : Prétraitement
Torréfaction : doit être adaptée aux charges biomasses
Traitement thermique à
220-280°C
Absence d'oxygène (éviter la combustion)
Rendre la biomasse fragile/friable
ASU - Gazéifieur
Système d'alim Gazéifieur
Quench or
Chaudière
Distillation AirAir N2
O2
Système d'alim Gazéifieur
Système d'alim Gazéifieur
Quench or
Chaudière
Distillation AirAir N2
O2
Charge
Biomasse Ligno-cellulosique
Broyage Séchage
Torréfaction
Prétraitement
Pyrolyse
Charge
Biomasse Ligno-cellulosique
Broyage Séchage
Torréfaction
Prétraitement
Pyrolyse
Filtration
Lavage à l'eau
Water Gas shiftPurification finale
Acid Gas Removal
Purification du Syngas + ajustement H2/CO
Filtration
Lavage à l'eau
Water Gas shiftPurification finale
Acid Gas Removal
Purification du Syngas + ajustement H2/CO
Gaz de tête FT
Biocarburant : Bio Diesel + Bio Kerosene
Upgrading
Hydrocracking
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Upgrading
Hydrocracking
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Biocarburant de 2G Challenges de la chaine BTL : Traitement Syngas
Challenges Contraintes Solutions
Ajustement H2
/CO Catalyseur FT (Co) : H2
/CO2 Water Gas
Shift
Enlever les particules entrainer (bouchage)
Catalyseur FT (Co) : Particules ~ 0 Filtration
Teneur gaz inertes aussi faible que
possible : limiter la taille de la section FT
Présence de CO2 généré
dans Gazéifieur
et WGS Acid
Gas
Removal
Catalyseur FT (Co) sensible vis à
vis des
impuretés
Enlever les composés halogénés (HCl, HBr, HF,…) +
HCN&NH3
.Lavage à
l'eau
«S», HCN , NOx, «Cl», Métaux, alcalins : qques
ppb
Purification finale étape catalytique
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Biocarburant de 2G Challenges de la chaine BTL : Traitement Syngas
Enchainement optimal des étapes de purifications pour éliminer les impuretés liées à
la biomasse
Filtration
WGS : en présence de S
Lavage à
l'eau
AGR
Purification finale : catalytique
ASU - Gazéifieur
Système d'alim Gazéifieur
Quench or
Chaudière
Distillation AirAir N2
O2
Système d'alim Gazéifieur
Système d'alim Gazéifieur
Quench or
Chaudière
Distillation AirAir N2
O2
Charge
Biomasse Ligno-cellulosique
Broyage Séchage
Torréfaction
Prétraitement
Pyrolyse
Charge
Biomasse Ligno-cellulosique
Broyage Séchage
Torréfaction
Prétraitement
Pyrolyse
Filtration
Lavage à l'eau
Water Gas shiftPurification finale
Acid Gas Removal
Purification du Syngas + ajustement H2/CO
Filtration
Lavage à l'eau
Water Gas shiftPurification finale
Acid Gas Removal
Purification du Syngas + ajustement H2/CO
Gaz de tête FT
Biocarburant : Bio Diesel + Bio Kerosene
Upgrading
Hydrocracking
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Upgrading
Hydrocracking
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Biocarburant de 2G Challenge de la chaîne BTL
Etat de l'art :
Chaîne complexe de procédés
Rendement Masse ~ 15-20%
Capex
and Opex
élevés
Jouer sur le facteur d'échelle pour diminuer le coût de production : mobilisation de grandes quantités de biomasses
Flexibilité
vis à
vis des charges
Challenges :
Améliorer les mat / éner
par intégration de la chaîne
ASU - Gazéifieur
Système d'alim Gazéifieur
Quench or
Chaudière
Distillation AirAir N2
O2
Système d'alim Gazéifieur
Système d'alim Gazéifieur
Quench or
Chaudière
Distillation AirAir N2
O2
Charge
Biomasse Ligno-cellulosique
Broyage Séchage
Torréfaction
Prétraitement
Pyrolyse
Charge
Biomasse Ligno-cellulosique
Broyage Séchage
Torréfaction
Prétraitement
Pyrolyse
Filtration
Lavage à l'eau
Water Gas shiftPurification finale
Acid Gas Removal
Purification du Syngas + ajustement H2/CO
Filtration
Lavage à l'eau
Water Gas shiftPurification finale
Acid Gas Removal
Purification du Syngas + ajustement H2/CO
Gaz de tête FT
Biocarburant : Bio Diesel + Bio Kerosene
Upgrading
Hydrocracking
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Upgrading
Hydrocracking
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Biocarburant de 2G Avantages du B-XTL : Industrialisation
du BTL
Cas français :
Capacité
raisonnable de biomasse LC ≈
540 kT/y (sèche)
( Rayon de collecte = 250 km max. )
BTL: 100% biomasse
540 kT/y BM sèche
↓
2000 bpd
produit FT C5+
B-XTL :
75-50 % biomasse + 25-50 % fossile
540 kT/y BM sèche + 181-540 kT/y fossile
↓
4300 bpd
-
6500 produit FT C5+
optimisation & intégration
dans une raffinerie
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Biocarburant de 2G Avantages du B-XTL : Coût de production
CasCapacité
kt/yProduction
bpd
Coût de production pour 1
litre de C5+
100% Biomasse 544 2000 100
75% Biomasse25% Fossile
544181
4300 60 -
70
50% Biomasse50% Fossile
544544
6500 50 -
60
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Chaîne de procédés complexes
Développer et adapter des technologies à
la biomasse
Besoin de passer par des étapes de pilote et de démonstration
Nécessité
d'améliorer les rendements massiques et énergétiques
Mobilisation de quantités de biomasses très importante
Nécessité
d'obtenir une grande flexibilité
vis à
vis des charges
Extrapoler vers de hautes capacités
Obtention d'une base carburant gasoil d'excellentes qualité
Gazoles à
haut indice de cétane (70-75) sans soufre et aromatiques
Réduction significative des émissions (CO, HC, particules)
Diminution très importante des émissions de CO2
Biocarburant de 2G Bilan sur la voie thermochimique indirecte
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Sommaire
Contexte énergétique et réglementaire
Les biocarburants aujourd'hui : marchés, produits
Les biocarburants de 2ième
génération : voies de transformation et défis technologiques
La 3ième
génération de biocarburant : algues....
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Biocarburant de 3G Intérêt des micro algues
Les rendements en biomasse
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Biocarburant de 3G Différents systèmes de production
Réacteurs ouverts
Raceway
pond
Réacteurs tubulaires
horizontaux
verticaux
triangulaires
Hélicoïdaux
…
puitsDistributeur de gaz
Cloison centrale
bassin
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Biocarburant de 3G Une chaîne de production multi-carburants
Valcent, Global Green Solution
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Biocarburant de 3G Une chaîne de production biodiesel
-
centrifugation
- floculation
-
réacteur ouvert
-
PBR
-
hydrogénation?Méthanol
Glycérol
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Potentialités offertes par les algues semblent séduisantes :
Rendements en biomasse élevés
Production des produits valorisables à
partir du CO2 des fumées de combustion
Cependant cette voie reste très prospective :
Certains rendements annoncés, issus d'expérimentations à
l'échelle laboratoire, peuvent se révéler optimistes
Procédés complexes de traitement/séparation des produits :
Connaissances sur matières 1ière
et produits visés
Challenge sur l'extrapolation à
grande échelle
Coût en énergie et investissement
Biocarburant de 3G Bilan sur l'intérêt des algues
=> Fort besoin de R&D pour investiguer cette voie
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Conclusions
La première génération est en place et joue son rôle de complément à
l'offre des hydrocarbures :
Diversification des ressources vis à
vis des hydrocarbures
Renouvelable
Réduction des GES dont le CO2
Les futures générations de biocarburant :
Complémentarité
à
la 1G : Produits -
Ressources
Développement de voies alternatives pour convertir les ressources existantes ou nouvelles(biomasse marine) en carburant
Recherche de solutions catalytiques et procédés flexibles capables de répondre aux besoins de diversification des charges.
Validation des avancées via des pilotes ou démo dédiées