| Titre de série : |
Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement |
| Titre : |
Etude de la conversion thermochimique et de la valorisation des résidus de transformation des amandes de karité en biocombustibles briquettes |
| Type de document : |
texte imprimé |
| Auteurs : |
Tano Ladji ACKA |
| Année de publication : |
2025 |
| Importance : |
213 p. |
| Langues : |
Français (fre) |
| Résumé : |
Ce présent travail a pour objectif d’étudier la conversion thermochimique des résidus issus de la transformation des amandes de karité et leur valorisation en biocombustibles briquettes. Les analyses physico-chimiques et thermogravimétriques sous atmosphères inerte et oxydante des résidus boues de barattage (BBa), tourteaux de presse (TPo) et tourteaux de presse déshuilés (TPo.d) ont été réalisées. Les résultats ont montré que les résidus BBa (27,70 MJ.kg-1) présentent un pouvoir calorifique supérieur (PCS) plus élevé comparativement aux résidus TPo (23,12 MJ.kg-1) et TPo.d (20,93 MJ.kg-1) et ces valeurs de PCS sont dépendantes de la teneur en matière grasse résiduelle. Les paramètres cinétiques et thermodynamiques ont été calculés à l'aide de l'approche isoconversionnelle. Les résultats ont montré que le modèle de Friedman est plus précis que les modèles KAS et de Vyazovkin pour la détermination des paramètres cinétiques (Eα et Aα) du processus de combustion de ces biomasses. Les résidus BBa (Eαmoy~107,48 kJ.mol-1) ont présenté une plus grande réactivité à l’allumage tandis que les réactivités de TPo (Eαmoy~112,55 kJ.mol-1) et TPo.d (Eαmoy~116,55 kJ.mol-1) ont significativement augmenté à haute température sous l’effet catalytique des éléments minéraux. La méthodologie de surface de réponse (MSR) a été utilisée pour déterminer les conditions optimales de densification de BBa et TPo en biocombustibles briquettes. Les effets de la pression de compactage, du taux d’humidité, du ratio liant/biomasse et du temps de séjour ont été analysés. Les conditions optimales de densification conduisant à des biocombustibles briquettes qui allient à la fois de bonnes propriétés mécaniques et thermiques ont été obtenues avec 10 % de liant (mélasse), 18,5 kPa de pression de compactage, 20 % de taux d’humidité et 180 s de temps de séjour pour le résidu TPo puis 15 kPa, 12 % de taux d’humidité, 300 s et sans apport de liant pour le résidu BBa. De plus, ces travaux ont révélé que la présence de la matière grasse dans les résidus a permis d’améliorer la texture et la résistance des biocombustibles briquettes, et elle a facilité leur retrait du moule, ce qui pourrait être un facteur déterminant pour améliorer le processus de fabrication à grande échelle. Enfin, l’étude portant sur les quantités de polluants NOx détectées dans les gaz de combustion des briquettes de BBa et TPo a montré qu’elles étaient en dessous de la limite recommandée par les normes actuelles. La valorisation des résidus de transformation des amandes de karité du Burkina Faso sous formes de biocombustibles briquettes pourrait permettre de sauvegarder l’équivalent de 187 517 tonnes de bois chaque année.
Abstract : The aim of this work is to study the thermochemical conversion of residues from the processing of shea almonds and their valorization into biofuel briquettes. Physico-chemical and thermogravimetric analyses under inert and oxidative atmospheres of the residues viz shea churning mud (SCM), shea press cakes (SPC) and de-oiled shea press cakes (dSPC) were carried out. The results showed that the SCM residues (27.70 MJ.kg-1) exhibited a higher HHV compared to that of SPC (23.12 MJ.kg-1) and dSPC (20.93 MJ.kg-1) residues, and these HHV values depending on the residual fat content. Kinetic and thermodynamic parameters were computed using the isoconversional approach. The results showed that Friedman's model is more accurate than the KAS and Vyazovkin models for determining the kinetic parameters (Eα and Aα) of the combustion process of these biomasses. The SCM residues (Eαavg~107.48 kJ.mol-1) showed a higher reactivity at ignition step while the reactivities of SPC (Eαavg~112.55 kJ.mol-1) and dSPC (Eαavg~116.55 kJ.mol-1) significantly increased at high temperatures under the catalytic effect of certain mineral elements. The response surface (MSR) methodology was used to determine the optimal conditions for the densification of SCM and SPC into biofuel briquettes. The effects of compaction pressure, moisture content, binder/biomass ratio and residence time were analyzed. The optimal densification conditions leading to biofuel briquettes that combine both good mechanical and thermal properties were obtained with 10 % binder (molasses), 18.5 kPa compaction pressure, 20 % moisture content and 180 s residence time for the SPC residue, and 15 kPa, 12 % moisture content, 300 s without addition of binder for the SCM residue. Moreover, this work revealed that the presence of fat in the residues improved the texture and strength of the biofuel briquettes, and facilitated their demolding, which could be a key factor in improving the large-scale manufacturing process. Finally, the study on the amounts of NOx pollutants detected in the flue gases of SCM and SPC biofuel briquettes showed that they were lower than the limit recommended by the current standards. The recovery of shea almond processing residues in Burkina Faso into biofuel briquettes could save the equivalent of 187,517 tons of wood each year. |
Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Etude de la conversion thermochimique et de la valorisation des résidus de transformation des amandes de karité en biocombustibles briquettes [texte imprimé] / Tano Ladji ACKA . - 2025 . - 213 p. Langues : Français ( fre)
| Résumé : |
Ce présent travail a pour objectif d’étudier la conversion thermochimique des résidus issus de la transformation des amandes de karité et leur valorisation en biocombustibles briquettes. Les analyses physico-chimiques et thermogravimétriques sous atmosphères inerte et oxydante des résidus boues de barattage (BBa), tourteaux de presse (TPo) et tourteaux de presse déshuilés (TPo.d) ont été réalisées. Les résultats ont montré que les résidus BBa (27,70 MJ.kg-1) présentent un pouvoir calorifique supérieur (PCS) plus élevé comparativement aux résidus TPo (23,12 MJ.kg-1) et TPo.d (20,93 MJ.kg-1) et ces valeurs de PCS sont dépendantes de la teneur en matière grasse résiduelle. Les paramètres cinétiques et thermodynamiques ont été calculés à l'aide de l'approche isoconversionnelle. Les résultats ont montré que le modèle de Friedman est plus précis que les modèles KAS et de Vyazovkin pour la détermination des paramètres cinétiques (Eα et Aα) du processus de combustion de ces biomasses. Les résidus BBa (Eαmoy~107,48 kJ.mol-1) ont présenté une plus grande réactivité à l’allumage tandis que les réactivités de TPo (Eαmoy~112,55 kJ.mol-1) et TPo.d (Eαmoy~116,55 kJ.mol-1) ont significativement augmenté à haute température sous l’effet catalytique des éléments minéraux. La méthodologie de surface de réponse (MSR) a été utilisée pour déterminer les conditions optimales de densification de BBa et TPo en biocombustibles briquettes. Les effets de la pression de compactage, du taux d’humidité, du ratio liant/biomasse et du temps de séjour ont été analysés. Les conditions optimales de densification conduisant à des biocombustibles briquettes qui allient à la fois de bonnes propriétés mécaniques et thermiques ont été obtenues avec 10 % de liant (mélasse), 18,5 kPa de pression de compactage, 20 % de taux d’humidité et 180 s de temps de séjour pour le résidu TPo puis 15 kPa, 12 % de taux d’humidité, 300 s et sans apport de liant pour le résidu BBa. De plus, ces travaux ont révélé que la présence de la matière grasse dans les résidus a permis d’améliorer la texture et la résistance des biocombustibles briquettes, et elle a facilité leur retrait du moule, ce qui pourrait être un facteur déterminant pour améliorer le processus de fabrication à grande échelle. Enfin, l’étude portant sur les quantités de polluants NOx détectées dans les gaz de combustion des briquettes de BBa et TPo a montré qu’elles étaient en dessous de la limite recommandée par les normes actuelles. La valorisation des résidus de transformation des amandes de karité du Burkina Faso sous formes de biocombustibles briquettes pourrait permettre de sauvegarder l’équivalent de 187 517 tonnes de bois chaque année.
Abstract : The aim of this work is to study the thermochemical conversion of residues from the processing of shea almonds and their valorization into biofuel briquettes. Physico-chemical and thermogravimetric analyses under inert and oxidative atmospheres of the residues viz shea churning mud (SCM), shea press cakes (SPC) and de-oiled shea press cakes (dSPC) were carried out. The results showed that the SCM residues (27.70 MJ.kg-1) exhibited a higher HHV compared to that of SPC (23.12 MJ.kg-1) and dSPC (20.93 MJ.kg-1) residues, and these HHV values depending on the residual fat content. Kinetic and thermodynamic parameters were computed using the isoconversional approach. The results showed that Friedman's model is more accurate than the KAS and Vyazovkin models for determining the kinetic parameters (Eα and Aα) of the combustion process of these biomasses. The SCM residues (Eαavg~107.48 kJ.mol-1) showed a higher reactivity at ignition step while the reactivities of SPC (Eαavg~112.55 kJ.mol-1) and dSPC (Eαavg~116.55 kJ.mol-1) significantly increased at high temperatures under the catalytic effect of certain mineral elements. The response surface (MSR) methodology was used to determine the optimal conditions for the densification of SCM and SPC into biofuel briquettes. The effects of compaction pressure, moisture content, binder/biomass ratio and residence time were analyzed. The optimal densification conditions leading to biofuel briquettes that combine both good mechanical and thermal properties were obtained with 10 % binder (molasses), 18.5 kPa compaction pressure, 20 % moisture content and 180 s residence time for the SPC residue, and 15 kPa, 12 % moisture content, 300 s without addition of binder for the SCM residue. Moreover, this work revealed that the presence of fat in the residues improved the texture and strength of the biofuel briquettes, and facilitated their demolding, which could be a key factor in improving the large-scale manufacturing process. Finally, the study on the amounts of NOx pollutants detected in the flue gases of SCM and SPC biofuel briquettes showed that they were lower than the limit recommended by the current standards. The recovery of shea almond processing residues in Burkina Faso into biofuel briquettes could save the equivalent of 187,517 tons of wood each year. |
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