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Vous êtes ici : Accueil > Technique > Notes > Développement d'une simulation du procédé MixAlco® pour une future implantation en Colombie           Révision : 28 août 2012
     
Développement d'une simulation du procédé MixAlco®
pour une future implantation en Colombie

Pierre Gosseaume
Promotion 2011
Mise en ligne : Août 2012

Résumé du projet de fin d'études encadré par Christine Chirat
Partenaire : Université de Los Andes (Colombie)
 

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La Cellulose réunit les anciens élèves de Grenoble INP-Pagora (ingénieurs et diplômés de licence professionnelle). Chaque année, l'association attribue le Prix de La Cellulose à un(e) jeune ingénieur(e) diplômé(e) de l'école qui s'est distingué(e) par son travail tout au long de son parcours scolaire et particulièrement durant sa troisième année d’études, au travers de son projet de fin d’études (PFE). La participation à ce Prix est individuelle, gratuite et ouverte à tous les élèves-ingénieurs de Grenoble INP-Pagora ayant été diplômés l’année en cours.
Le Prix de La Cellulose est remis au (à la) gagnant(e) lors de la cérémonie de remise des diplômes.
Voici le résumé du projet de fin d'études d'un ingénieur diplômé en 2011, candidat au Prix de la Cellulose.

I - Objectifs

Voir aussi

La problématique énergétique est un thème central pour ce nouveau siècle et le sera de plus en plus dans l'avenir, à mesure que les ressources en combustibles fossiles s'amenuisent. De nombreuses recherches portent sur de nouvelles sources d'énergie renouvelables, propres et viables. Pour que ces solutions puissent voir le jour à l'échelle industrielle, il est nécessaire qu'elles soient économiquement rentables, en particulier face aux ressources traditionnelles.

C'est là qu'interviennent les biocarburants dont la prétention n'est pas de remplacer totalement les carburants d'origine fossile, mais d'en réduire notre dépendance et de contribuer de la meilleure façon possible, en collaboration avec d'autres énergies propres, au tournant vers les énergies renouvelables. Les biocarburants de deuxième et troisième générations sont les plus en accord avec cette problématique puisqu'ils permettent de travailler entre autres avec des matières premières lignocellulosiques (seconde génération) et ne posent donc pas de problème éthique par rapport aux ressources alimentaires.

Ce projet de fin d'études vise à contribuer à l'étude de faisabilité de l'implantation du procédé MixAlco® en Colombie. Ce procédé novateur est particulièrement intéressant en termes de coûts et de simplicité par rapport aux différentes plateformes existantes. Inventé et breveté aux États-Unis, il vise à produire des biocarburants et d'autres sous-produits à partir de matériaux lignocellulosiques (biomasse) en utilisant des sels carboxyliques issus de l'étape de fermentation. Schématiquement, ce procédé s'apparente au système digestif des bovins.

L'objectif est de simuler le procédé MixAlco® en utilisant le logiciel Aspen Plus®, version 7.2, d'analyser les résultats de la simulation et d'obtenir un bilan de matière et d'énergie. Cette simulation servira de base de travail pour l'analyse économique et l'analyse de cycle de vie, indispensables à l'étude de faisabilité de l'objectif d'implantation à long terme en Colombie d'une unité de production MixAlco® intégrée à une raffinerie existante.

II - Réalisation

Ce projet de fin d'études a été réalisé au Département d'Ingénierie Chimique de l'Université de Los Andes, en Colombie. L'un des points-clés est de me rendre au Texas (USA) en début de projet afin de rencontrer le Dr. Mark Holtzapple, inventeur du procédé MixAlco®, de visiter les laboratoires de recherche et développement situés à l'Université Texas A&M ainsi que l'usine de démonstration de l'entreprise Terrabon (Bryan-College Station) dont le PDG Gary Luce a été élu troisième personne la plus influente du domaine des bioénergies pour l'année 2011-2012 selon le classement de Biofuels Digest.

Dans un esprit de synthèse, une importante étude bibliographique me permet d'aborder les nombreuses étapes et caractéristiques du procédé ainsi que la détermination de paramètres clés. Différents calculs additionnels et/ou complémentaires (enthalpie, bilan matière, températures, réactions chimiques, etc.) m'aident à construire la simulation. L'analyse des résultats et l'analyse énergétique sont  réalisées par la suite.

L'analyse énergétique me permet d'élire la configuration du procédé la plus favorable parmi différentes configurations envisagées – entre autres, prétraitement long terme, prétraitement court terme et différentes durées de fermentation – c'est-à-dire la configuration dans laquelle sera dépensé le moins d'énergie possible. Elle permet également de connaître en détail les étapes du procédé les plus coûteuses en énergie et leur coût énergétique associé.

Par ailleurs, cette étude permet de connaître la dépense énergétique totale du procédé en fonction de la durée des étapes de prétraitement et de fermentation qui sont les deux étapes les plus coûteuses en énergie. Il est en effet intéressant de se pencher sur ce bilan énergétique car, dans le cadre d'une technologie qui se veut propre et viable, le ratio énergie nécessaire (énergie que l'on va apporter au procédé) sur énergie récupérable (densité énergétique du carburant obtenu en sortie de procédé) doit être non seulement rentable, mais aussi compétitif par rapport au prix des carburants d'origine fossile actuellement utilisés. Il est démontré grâce à la simulation qu'il existe un optimum énergétique, c'est-à-dire un temps de fermentation pour lequel le ratio énergie nécessaire sur énergie récupérable est minimal. De plus, dans une certaine configuration, il est prouvé qu'il est possible de rendre le procédé énergétiquement indépendant si la fermentation n'excède pas une certaine durée.

III - Conclusion

Ce projet est une première étape déterminante dans l'implantation du procédé à niveau industriel en Colombie, puisque de nombreuses études telles que l'analyse du cycle de vie, le bilan carbone ou l'amélioration de certaines étapes du procédé vont se baser sur cette simulation. De même, cette simulation a permis d'élire théoriquement les configurations de procédé les plus avantageuses. Enfin, ce projet de fin d'étude a été l'occasion de mener une réflexion personnelle sur les nouveaux procédés permettant de produire des biocarburants, une voie dans laquelle je souhaite poursuivre ma vie professionnelle.

 
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