Pyrolyse
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La pyrolyse, est la décomposition d'un composé organique par la chaleur (sans flamme, évitant la combustion) pour obtenir d'autres produits (gaz et matière) qu'il ne contenait pas.
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[modifier] Principe
Tous les corps organiques complexes sont composés de chaînes de molécules (polymère ; par exemple plastiques, caoutchouc, bois, papier, etc.). La chaleur permet de casser cette chaîne et de produire des molécules organiques plus stables à haute température, qui peuvent être plus petites, comme le méthane CH4, ou plus grosses, fréquemment des molécules polycycliques.
Il ne faut pas confondre ce processus avec l'incinération (décomposition par le feu) ni avec la distillation, pour laquelle la chaleur sert juste à séparer des corps mélangés. À noter toutefois qu'avant l'invention du mot pyrolyse on parlait de « distillation sèche ». Dans le cas de la pyrolyse, on détruit le matériau. Dans le mot « pyrolyse », on retrouve d'ailleurs le suffixe -lyse qui évoque la décomposition (analyse, hydrolyse…), d'où la racine grecque lusis et pûr pour feu.
Lorsqu'un corps solide, comme du bois, brûle, cela se fait souvent de la manière suivante :
- L'humidité éventuelle est évaporée.
- La chaleur de la flamme décompose la matière, créant ainsi des molécules légères plus légères et plus lourdes.
- les molécules légères, du type méthane, brûlent avec le dioxygène de l'air O2.
On a donc en fait une combinaison pyrolyse/combustion d'un gaz, la combustion entretenant la pyrolyse jusqu'à disparition du corps organique.
La plupart du temps, on parle de pyrolyse pour la décomposition sans flamme (par exemple la décomposition des graisses dans le processus de nettoyage d'un four dit « à pyrolyse »).
[modifier] Applications
La pyrolyse pourrait avoir un avenir industriel intéressant.
Face à l'approche du pic pétrolier et au danger de l'effet de serre, les énergies renouvelables font l'objet d'un intérêt accru, et la pyrolyse pourrait être un procédé intéressant pour valoriser certaines formes de biomasse actuellement utilisée de manière peu efficace ou même simplement brûlée en plein champ (paille, bagasse de canne à sucre, feuilles, écorces, déchets de bois et agricoles dont coques de noix de coco, de cacahuètes, etc).
Si on pyrolyse ce genre de biomasse, on obtient des vapeurs, un gaz combustible (méthane) et des minéraux solides (recyclables en agriculture) et du charbon de bois utilisable comme amendement (Biochar ou agrobiochar) ou comme combustible (biocharbon) intéressant d'un point de vue écologique.
La maîtrise des flux et des températures permet de récupérer des condensats de vapeurs (dont à température ambiante) pour par exemple produire une huile pyrolytique, qui peut servir de carburant, et peut également fournir quelques produits chimiques comme du phénol. La partie non condensable comprend un mélange de nombreux gaz (CO, CO2, H2, CH4, etc) et peut également servir de combustible. La proportion des différents produits dépend de la matière première mais surtout des conditions de pyrolyse.
Une pyrolyse longue (plusieurs heures à plusieurs jours selon le volume de bois ou déchets végétaux et selon le matériel utilisé), à température modérée (400 °C), dite aussi carbonation produit du charbon de bois - technique séculaire, récemment améliorée pour ses développements industriels (pyrolyse plus rapide, dont pyrolyse de quelques minutes, voire secondes à des températures de 500 à 800 degrés qui produit alors moins de charbon et plus de vapeurs.
La pyrolyse est également une phase préalable à la gazéification, autre voie prometteuse parmi les énergies renouvelables.
La pyrolyse classique se fait dans l'air sec, mais il existe aussi une variante qui se fait dans l'eau, et s'appelle la dépolymérisation thermique. Elle permet de convertir des biodéchets en carbones solides, gaz, eau, et surtout hydrocarbures, fournissant un syncrude de bonne qualité.
Des fours à pyrolyse sont aussi utilisés pour la destruction de déchets industriels, avec le risque de conserver des composés toxiques dans le cas par exemple des organochlorés (pesticides ou autres) si le cycle est mal contrôlé.
