Procédé de production du charbon de bois
La matière première : le bois
L'installation d'une unité de production de charbon de bois peut se faire aux abords d'une exploitation forestière ou d'une scierie, car Blu Karb valorise les déchets de bois industriels et forestiers pour produire son charbon de bois.
Blu Karb récupère aussi les bois non marchands, comme par exemple les branches qui représentent environ 30% d'un arbre, pour la production de son charbon de bois.
Ces déchets de bois sont valorisés en charbon de bois, ce qui leur évite de dégager du CO2 en se décomposant. C'est une autre façon de lutter contre les émissions de gaz à effet de serre (GES).
Etapes pour arriver à la production de charbon de bois
La production de charbon de bois suit le procédé suivant :
- production de bois : plantation, gestion, aménagement durable,
- récolte de bois (exploitation, éclaircies) et récupération des déchets de bois,
- stockage puis séchage des troncs de bois et des déchets,
- transformation en chips de bois et mise en silo pour séchage avant la carbonisation,
- carbonisation du bois de façon contrôlée pour obtenir du charbon de bois,
- déchargement des fours, entreposage et ensachage.
Comment le bois est-il transformé en charbon de bois ?
Le procédé de production de charbon de bois, mis en oeuvre par la technologie "MAGE", fonctionne suivant un tirage inversé (cf. schéma ci-contre), qui permet de brûler les gaz émis dans une cheminée prévue à cet effet. Les gaz sont détruits par une torchère située en haut de la cheminée, et l'air chaud qui en résulte est acheminé dans un silo pour pré-sécher le bois qui sera transformé en charbon de bois lors de la prochaine carbonisation.
- Les chips de bois sont chargées dans le four,
- L'air pénètre de façon uniforme dans la charge de bois pour une combustion homogène,
- Les chips sont d'une grosseur homogène (10*5*5 cm),
- L'allumage est réalisé avec du petit bois par le haut du four; le technicien ferme ensuite le couvercle et laisse les arrivées d'air ouvertes, ce qui produit une descente homogène du feu de haut en bas.
La phase d'allumage est ainsi terminée, comme alors le cycle de carbonisation pour obtenir du charbon de bois.
La propagation de l'embrasement du petit bois à la totalité de la charge constitue le début de la phase de combustion.
Différentes réactions (décrites ci-dessous) se produisent pour mener à son terme la production de charbon de bois par la carbonisation : d'abord l'endothermie, puis l'exothermie et enfin une nouvelle phase endothermique.
Durant ces différentes phases, l'air chaud qui sort des cheminées est dirigé vers les silos de pré-séchage du bois, afin de diminuer le taux d'humidité des chips de bois et ainsi accélérer le procédé de production du charbon de bois.
Une fois la dernière réaction terminée, le four reste au repos durant 4 à 6 heures, jusqu'à ce que la température redescende aux alentours de 60°C.
Le charbon de bois obtenu est ensuite versé et stocké dans des étouffoirs jusqu'au complet refroidissement.
La dernière phase est l'ensachage, avant le transport pour expédition locale ou export.
Pourquoi obtient-on du charbon de bois ?
De quoi est composé le bois ?
Le bois est composé de 3 substances principales : la cellulose, la lignine et l'eau. Les deux premières sont fortement liées entre elles pour constituer la matière appelée "bois". L'eau est absorbée, c'est-à-dire retenue sous forme de molécules à la surface du complexe cellulose/lignine.
Le bois qui sèche à l'air contient encore 20-30% d'eau absorbée. Le bois récemment coupé ou "vert" contient en plus de l'eau sous forme liquide, ce qui lui donne une teneur en humidité totale de 40 à 100%, exprimée en pourcentage du poids du bois anhydre.
Cette eau devra être éliminée autant que possible, il faut donc stocker le bois pour en éliminer une partie, puis le faire pré-sécher dans un silo afin d'améliorer la rentabilité de production du charbon de bois.
Quelles sont les étapes pour aboutir au charbon de bois ?
- Jusqu'à 160°C, le bois ne perd quasiment que de l'eau.
- Jusqu'à 200°C, le bois devient brun, il perd de son humidité, ainsi que de l'acide acétique et autres composés volatils emportés par la vapeur d'eau.
- De 200°C à 270/280°C, des gaz oxygénés se dégagent : CO, CO2, vapeur d'eau, méthanol, acide acétique. Il en résulte du bois roux, aussi appelé bois torréfié, mais qui n'est pas encore du charbon de bois. C'est la 1ère réaction endothermique, c'est à dire absorbant de l'énergie.
- A partir de 270/280°C, le bois commence à se décomposer de façon spontanée, en vue d'une réaction exothermique, ce qui élève la température jusqu'à 350/380°C environ, sans apport extérieur de calories. Il en résulte du charbon de bois, avec encore des gaz oxygénés mais en plus faible quantité, et des hydrocarbures dont le poids moléculaire est peu élevé (éthane, méthane, éthylène).
- Le processus se poursuit jusqu'à ce que tout le bois soit transformé en charbon de bois et, dans le cas de pyrolyse, s'arrête à cette étape. Le charbon de bois produit a alors une teneur de 65-75% en carbone fixe. Les résidus goudronneux peuvent représenter jusqu'à 30%.
- Le procédé "MAGE" étant capable de contrôler la température au-delà de 400°C, il produit un charbon de bois dont la teneur en carbone fixe augmente, ce qui occasionne la destruction de plus de goudrons. Les gaz qui se forment sont en grande partie constitués par des hydrocarbures, et les jus pyroligneux sont enrichis en goudrons lourds.
- En atteignant les 500°C, la teneur en carbone fixe dans le charbon de bois atteint environ 85% et les éléments volatils 10%, c'est la 2ème réaction endothermique.