L’explosion à la vapeur : un procédé de vapocraquage ancien pour des applications innovantes au service de la valorisation de la biomasse

Nicolas Brosse$^{1,\star}$, Laurent Chrusciel$^{1}$, Isabelle Ziegler-Devin$^{1}$, Arnaud Besserer$^{1}$
$^{\star}$ : nicolas.brosse@univ-lorraine.fr
$^{1}$ Université de Lorraine
Mots clés : explosion à la vapeur, vapocraquage, biomasse
Résumé :

Le procédé d’explosion à la vapeur est un traitement hydrothermal à la fois respectueux de l’environnement et peu consommateur en énergie. Il s’agit d’un procédé ancien mais également de l’une des technologies actuelles les plus matures pour la production industrielle de bioéthanol cellulosique et de « black pellets ». Ce procédé a également été utilisé depuis la première moitié du XXième siècle pour la production de panneaux de haute densité (Hardboard, Isorel®).

Techniquement, un pilote d’explosion à la vapeur fonctionnant en « batch » est composé d’un générateur de vapeur qui alimente un réacteur fermé dans lequel on introduit la biomasse. Cette dernière sera soumise à une phase d étuvage durant quelques minutes (2 à 15 min) à des températures comprises entre 160$^{\circ}$C et 270$^{\circ}$C suivie d’une dépressurisation rapide (< 300 ms). L’effet combiné de l’étape d’hydrolyse (phase d’étuvage) et de l’étape d’explosion (phase de décompression explosive) entraine des modification chimiques (hydrolyse) et morphologiques (défibrage, séparation des constituants due aux forces de cisaillement) de la matière végétale.

En complément des secteurs d’application traditionnels cités plus haut, les travaux de recherche menés au laboratoire LERMAB depuis 7 ans dans cette thématique s’intéressent à développer des solutions technologiques innovantes, non conventionnelles et crédibles pour des développements industriels dans différents domaines :

- De l’extraction, de polymères (notamment hémicellulose, lignine) et de molécules de haute valeur ajoutée pour la cosmétique et d’extraits actifs

- De l’affinage de fibres naturelles (ou « cotonisation ») comme le chanvre ou le lin pour des applications textile et composites et la production de micro/nano fibres de cellulose

- Des matériaux : fonctionnalisation et propriétés avancées, panneaux et matériaux sans colle, l’ignifugation de fibres et de matériaux

- Du recyclage de bois déchet (bois B) en cascade pour produire des panneaux.

Néanmoins, jusqu’à présent, l’utilisation de ce procédé a été réalisée en grande partie sur des bases empiriques. Sa montée en échelle et son optimisation nécessitent donc une meilleure compréhension et/ou une modélisation des étapes de vapocraquage et de décompression explosive.

Work In Progress