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Les principes de la pyrolyse et gazéification

Mis à jour le 13/11/2018

La pyrolyse et la gazéification appliquées aux déchets sont des moyens de les convertir en liquides et en gaz combustibles, ce qui ouvre un champ très vaste de possibilités de les valoriser efficacement.

La pyrolyse et la gazéification des déchets consistent à les chauffer en l’absence ou en manque d’oxygène afin que les substances générées sous l’effet de la température (solides, liquides et gazeuses) ne s’enflamment pas spontanément, ce qui donne la possibilité de les valoriser dans un second temps.

La pyrolyse

La pyrolyse des déchets consiste à les chauffer à des températures généralement comprises entre 350 et 650 ℃ en l’absence d’oxygène, (ou en présence d’une très faible quantité d’oxygène ou d’air, destinée à apporter, par combustion très partielle, l’énergie nécessaire au processus de pyrolyse).
Il en résulte une production d’un gaz combustible, d’un liquide (huile ou mélange d’hydrocarbures), et d’un sous-produit (souvent désigné « coke » ou « char » ou « biochar » si les déchets sont de la biomasse) qui contient la fraction minérale du déchet entrant, ainsi que le « carbone fixe », c’est-à-dire le carbone présent dans le déchet qui ne s’est pas transformé en gaz ou liquide. La proportion entre gaz, liquide et solide dépend de nombreux paramètres tels que la composition initiale du déchet, la température et la pression de fonctionnement, le temps de séjour, etc.

La pyrolyse « flash » consiste à chauffer rapidement les déchets jusqu’à des températures de l’ordre de 500 à 650 ℃. Elle permet de maximiser la production de gaz, et minimiser la production de coke. Ce gaz est ensuite refroidi afin que les chaînes carbonées les plus longues (4 < N < 30) soient condensées en une huile, les chaînes les plus courtes (1 < N < 3) restant à l’état gazeux.

Inversement, une pyrolyse lente à température basse (entre 300 et 400 ℃) favorisera la production de coke.

Le terme de « thermolyse » est fréquemment utilisé. Il désigne une pyrolyse où la chaleur nécessaire aux réactions est apportée par une source extérieure à la charge à pyrolyser. Le plus souvent, cette chaleur provient de la combustion des gaz de pyrolyse, cette combustion ayant lieu dans un réacteur différent de celui où s’effectue la pyrolyse. Seul le terme « pyrolyse » a été retenu pour désigner indifféremment ces 2 situations.

La gazéification

La gazéification (ou pyrogazéification) des déchets consiste à les chauffer à des températures comprises généralement entre 900 et 1 200 ℃ en présence d’une faible quantité d’oxygène (qui peut être apportée par l’air, de l'air enrichi en O2, du dioxygène pur (O2), du gaz carbonique [CO2] ou de la vapeur d’eau). En dehors de la fraction minérale du déchet et d’une petite quantité de carbone fixe non converti qui constituent le résidu solide, l’ensemble du déchet est ainsi converti en un gaz que l’on appelle gaz de synthèse (également désigné syngas ou syngaz). Quand la réaction de gazéification est réalisée à pression atmosphérique, le gaz de synthèse est en général constitué principalement de CO et H2 et quelques pourcents de CH4. Selon les procédés, il contient également une proportion plus ou moins importante de dioxyde de carbone (CO2) et d’azote (N2).
Il contient également une faible quantité de chaînes hydrocarbonées longues appelées goudrons, dont il est nécessaire de débarrasser le gaz pour certaines applications telles que l’utilisation en moteurs à gaz ou la conversion chimique du syngaz en méthane ou mélange d'hydrocarbure.

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