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Algues-20-2011

PYROLYSES COMPAREES DES ALGUES BRUNES ET DE L'ALGINATE

Les algues font l'objet d'investigations visant à évaluer leur potentiel énergétique. Cet article présente les mécanismes clefs affectant les macroalgues brunes durant leur pyrolyse. Par rapport aux végétaux terrestres et au bois, leur matière a la particularité de se dégrader à basse énergie sans processus endothermique majeur. La nature de la matière organique ct la teneur élevée en minéraux sont à l'origine de cet effet qui conduit à une carbonisation rapide et à un effet exothermique. Les modèles cinétiques sont présentés.

Avis du CEVA:  cet article présente une étude fondamentale sur la décomposition de la matière algale en pyrolyse sous atmosphère inerte. Ces résultats sont originaux et peu publiés. La différence avec les végétaux terrestres serait à interpréter plus en détails en termes de potentiel applicatif Les faibles températures de décompositions soulignent la sensibilité des algues. aux températures de séchage élevées.

 

Source : LI D., CHEN L., YI X, ZHANG X, YE N. (2010). Pyrolytic characteristics and kinetics of two brown algue and sodium alginate. Bioressource Technology , 101, (18), 7131-7136.

La recherche des alternatives aux énergies fossiles s'est accélérée ces dernières années. La biomasse végétale a naturellement été envisagée avec en priorité un retour au bois de chauffage et plus généralement aux végétaux ligneux. Le besoin quantitatif est élevé. Les vitesses de croissance des plantes, les surfaces cultivables .et la disponibilité de l'eau sont les obstacles majeurs difficilement contournables. La culture de microalgues est une réponse envisagée à ces problèmes. La technologie est en train d'être développée à travers le monde, mais elle présente encore des difficultés sérieuses pour une application viable en énergie. La. culture de macroalgues est bien établie depuis des décennies, mais leur utilisation est essentiellement alimentaire. La question s'est posée sur leur intérêt en application énergétique. Leur production présente les avantages d'une productivité élevée, de ne pas utiliser de surtàce agricole tenestre et de ne pas utiliser d'eau douce. Les auteurs de cette étude ont caractérisé la matière algale des grandes algues brunes et de leur constituant majoritaire, l'alginate, dans un objectif énergétique. La pyrolyse sous atmosphère inerte a été utilisée couplée à l'analyse des gaz et autres composés de dégradation, Les algues ont été récoltées sur le littoral chinois au mois de juin. Il s'agissait de Laminaria japonica, et de Sargassum pallidum. Elles ont été lavées à l'eau de mer, nettoyées de leurs épiphytes éventuels et séchées au soleil pendant quatre jours, puis broyées. L'alginate de sodium utilisé était d'origine commerciale. La pyrolyse a été menée entre la température ambiante et 800°C avec des montées en températures variables: 10, 30 et 50 °C/min. Une atmosphère inerte était maintenue par un flux d'azote continu. Les résultats ont montré que la dégradation de la matière algale présente 3 étapes: l'évaporation de l'eau résiduelle, la dévolatilisation (transformation en gaz des composés volatils) et la décomposition finale. L'étape 1 est endothermique, elle intervient à des températures différentes pour chaque algue et pour l'alginate. Par exemple à I0°C/min, elle est de 192°C pour L. japonica, 172°C  pour S.  pallidum et 204°C pour l'alginate. Le véritable processus pyrolytique débute à l'étape 2. Il est exothermique et constitué par l'émission des composés volatils. Deux zones sont observées lors de cette étape chez les algues. Elles sont liées à une ditférence de stabilité thermique dcs composés volatils majeurs. Par comparaison avec l'alginate, la première zone conespond aux polysaccharides présents dans l'algue. Enfin, la dégradation des résidus intervient à l'étape 3 avec en particulier celle des carbonates au-dessus de 600°C, qui est endothermique. La matière algale se décompose donc à des températures inférieures à celles nécessaires pour les végétaux tenestres : herbes et bois. La richesse en polysaccharides peu réticulés, et la richesse en minéraux sont à l'origine de cette propriété. Sous atmosphère inerte, il se produit donc une carbonisation (formation de charbon) rapide à température réduite. Toutefois, les énergies d'activation pour les algues sont plus élevées: 202 à 207 kJ/moL
   

Initialement publié dans  la Veille Technologique Britta-Valorial : Algues/20-2011

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