Academic literature on the topic 'Biocarburants de 2nde génération'

Dans le monde, le pétrole assure 96 % des besoins des transports, lesquels mobilisent 65 % du pétrole consommé et participent à hauteur de 20 % aux émissions de CO2. Afin de réduire la consommation de ressources fossiles, une des alternatives est notamment l’utilisation de « biocarburants ». Ces biocarburants sont classés en trois générations successives. Les biocarburants de première génération sont issus des parties alimentaires de plantes de grande culture : le bioéthanol et le biodiesel. Les biocarburants dits « avancés » de seconde génération sont issus de ressources lignocellulosiques (bois, résidus agricoles...) valorisées soit en bioéthanol soit en hydrocarbures de synthèse. Une troisième génération repose sur la culture de micro-algues productrices d’acides gras transformés en biodiesel. Les biodiesels de première génération, tout comme ceux de deuxième et troisième générations, sont sujets à certaines critiques notamment le CAS (changement d’affectation des sols) et la compétition alimentaire/énergétique. L’objectif de ce travail est d’examiner l’intérêt de deux filières prometteuses. Les biodiesels basés sur des cultures dédiées conduisent à des impacts environnementaux plus réduits mais jouent un rôle dans la problématique des CAS. Alors que celles basées sur les résidus n’y entrent pas et montrent des niveaux de réduction des émissions de gaz à effet de serre entre 83 et 90 % contre 60 à 80 % pour un biodiesel classique par rapport à un carburant diesel fossile. Les esters butyliques d’huiles alimentaires usagées et de graisses animales s’affichent comme des biodiesels « plus verts » et représentent une opportunité pour les biocarburants de deuxième génération et pour une oléochimie « plus verte ».

Ce texte a pour objectif de cerner la dimension malherbologique de nombreux enjeux contemporains, agricoles et autres, alors que paradoxalement les ressources scientifiques et techniques dans cette discipline se font de plus en plus rares. L’adoption récente des cultures transgéniques résistantes aux herbicides a permis de caractériser les problèmes agroécologiques associés aux flux géniques et à la persistance de transgènes dans l’environnement. Les questions concernant les cultures transgéniques de deuxième génération restent cependant sans réponses. Les changements climatiques qui affectent les zones d’adaptabilité et la croissance des cultures modifient aussi celles des plantes nuisibles. Des adventices notoires bénéficient déjà de l’accroissement des concentrations atmosphériques d’ozone et de CO2. En contrepartie, des espèces nuisibles sont pressenties comme sources de biocarburants et de nouvelles cultures malgré une connaissance incomplète des conséquences de leur mise en culture. On tente aussi de reconnaître la contribution de certaines mauvaises herbes à la biodiversité malgré une compréhension fort partielle des relations entre les mauvaises herbes et les autres organismes de l’écosystème agricole. La connaissance des plantes « nuisibles » revêt plus que jamais une importance stratégique, ces plantes étant au coeur de secteurs névralgiques, économiques et environnementaux.

Ce travail s’intéresse à l’étude de l’adsorption sélective du phénol dans des solutions d’hydrocarbures pour la purification des biocarburants issus de la biomasse de la 2ème génération. L’objectif de ce travail est de proposer, à l’aide d’une approche expérimentale et théorique, un adsorbant présentant à la fois une grande capacité d’adsorption du phénol, une sélectivité envers le phénol même en présence d’autres composés aromatiques ainsi qu’un bon pouvoir régénératif dans des conditions douces.Plusieurs familles d’adsorbants sont étudiées : des zéolithes Y et USY avec différents cations de compensation de charge (H+ et Na+) et différentes proportions de la surface micro et de mésoporeuse, des solides siliciques ayant des variables teneurs en groupement silanols et du charbon actif comme solide de référence. Les résultats d’adsorption montrent que dans les micropores des zéolithes, le phénol « interne » peut s’adsorber au nombre de 2 à 4 molécules par supercage, sans pouvoir entrer dans les cages sodalites. Dans la surface mésoporeuse des zéolithes USY et des solides siliciques, la quantité de phénol « externe » adsorbée dépend de la densité des silanols. En présence de toluène dans le mélange, les sites acides montrent une sélectivité importante envers l’adsorption du phénol, cette sélectivité est justifiée par une énergie d’interaction du phénol supérieure à celle du toluène sur ces sites. En revanche, l’adsorption du phénol sur le Na+ et les groupements silanols est affectée respectivement par la présence de faibles et de hautes teneurs en toluène. L’étude de la capacité de régénération des adsorbants met en évidence que les espèces phénoliques fortement liées sont formées sur les sites acides des zéolithes Y (H+Y, Na+Y et USY).Le meilleur compromis en termes de capacité d’adsorption de phénol, de sélectivité et de pouvoir régénératif est obtenu sur la zéolithe H+Y présentant un rapport Si/Al de 2,9
This work focuses on the study of the selective adsorption of phenol from hydrocarbon solutions for the purification of 2nd generation biofuels. The objective of this work is to propose, using experimental and theoretical approaches, an adsorbent that can gather a good adsorption capacity of phenol, a selectivity towards phenol even in the presence of other aromatic compounds as well as good regeneration capacity under mild conditions.Several adsorbents were studied: Y and USY zeolites with different cations (H+ and Na+) and different proportions of micro and mesoporous surfaces, silica based solids presenting variable amount of silanol group and charcoal as a reference. The adsorption results show that, in the microporous of zeolites, the "internal" phenol can be adsorb to the number of 2 to 4 molecules per supercage, without being able to enter in the sodalite cages. In the mesoporous surface of the USY zeolites and the silica based solids, the amount of adsorbed "external" phenol depends on the density of the silanol groups. In the presence of toluene in the mixture, the acidic sites show a high selectivity towards phenol adsorption, this selectivity is justified by a higher interaction energy of phenol than toluene over these sites. Whereas, the adsorption of phenol over Na+ cation and over the silanol groups was respectively affected at low and high toluene levels. The study of the regeneration capacity of the adsorbents shows that the strongly bounded phenolic species are formed on the acidic sites of Y zeolites (H+Y, Na+Y and USY).The best compromise in terms of phenol adsorption capacity, selectivity and regeneration ability was obtained over the H+Y zeolite presenting a Si/Al ratio of 2.9

Cette thèse a pour premier objectif d'intégrer le changement de l'usage des sols et des pratiques en relation avec le développement des biocarburants de seconde génération (2nde G) dans l'analyse économique à travers les effets privés (conséquences pour les producteurs) et les effets externes (pollutions). L'effort est porté sur les impacts de ce changement sur l'environnement en privilégiant les effets de la consommation d'intrants azotés sur les émissions de polluants (N2O, NH3 et NO3). Le deuxième objectif est de pouvoir évaluer le potentiel de développement de la filière éthanol de 2nde G. L'analyse économique proposée ici privilégie la dimension spatiale à un niveau aussi fin que le permettront les outils de modélisation économique et les données disponibles. En effet, les résultats d'offre en ressources de biomasse fournis par le modèle AROPAj sont par la suite confrontés aux différentes demandes de bioénergie à l'échelle française sous contraintes de différents types de politiques publiques, modélisées dans le modèle TIMES-GeoMIRET. Ce travail de modélisation a permis notamment de mettre en évidence la cohérence des objectifs bioénergie avec le potentiel de ressource à travers l'analyse des choix technologiques et la régionalisation des unités industrielles. Les résultats ont montré que la compétition avec "le fuel" serait plus "feed" que "food" puisque la production de la biomasse dédiée à l'énergie est induite par les modifications affectant l'alimentation et la production animale. La production d'une culture dédiée à la biomasse réduit la surface des terres allouées aux cultures à forte consommation d'azote ce qui réduit les pertes en azote. Il ressort du couplage entre AROPAj et TIMES-GeoMIRET qu'une production de 0.5 Mt d'éthanol/an devrait être atteinte à l'horizon de 2030 (l'équivalent de trois sites de production). Les unités de production seraient implantées dans la région nord-ouest de la France plus particulièrement à Lillebonne où existe déjà une unité de production d'éthanol de première génération
The main objective of this thesis is to perform an economic analysis of the impacts of second generation (2G) biofuel crops production on land use, agricultural practices and the environment. As for the environmental impacts, we focus on the relationship between the nitrogen fertilizers' consumption and the pollutants emissions (N2O, NH3 et NO3). The second objective is to estimate the potential development of 2G ethanol production in France. The available data and modeling tools that we use in this thesis allow for an economic analysis on a fine spatial dimension. The agricultural supply, given by the AROPAj model, is then combined with the different French bioenergy demands and public policies, which are modeled by the TIMES-GeoMIRET model. This modeling framework allows us to highlight the coherence of bioenergy objectives with the biomass resource potential through the analysis of the technological choices and the regionalisation of the bioenergy plants. Results indicate that "fuel" is not competing only with food, but also with "feed" because producing biomass is achieved at the expense of food and feed production. Cultivating dedicated biomass crops decreases land allocated to crops with high nutrient requirements, and consequently reduces the nitrogen losses. The coupling between AROPAj and TIMES-GeoMIRET has shown that 0.5 Mt of ethanol/year should be produced in 2030, which corresponds approximately to an output capacity of 3 processing plants. These plants should be built in the French northwest region, more precisely at Lillebonne where a 1G ethanol plant already exists

La conversion de la biomasse ligno-cellulosique en carburants liquides peut être réalisée par traitement des bio-huiles obtenues par pyrolyse de cette biomasse. Ces bio-huiles subissent une HydroDésOxygénation (HDO) en présence de catalyseurs d’hydrotraitement conventionnels, et l’oxygène est éliminé sous forme d’eau ou d’oxydes de carbone. Le problème de la stabilité de ces catalyseurs en présence de composés phénoliques et d’eau, produit principal de la réaction d’HDO, est un des points clés dont dépend la viabilité du procédé. La stabilité des catalyseurs (Co)Mo sulfurés a été étudiées par adsorption de composés oxygénés ((éthyl)phénol, guaiacol, eau), et de CO, suivie par spectroscopie infrarouge. Sur un catalyseur CoMo/Al2O3 sulfuré, les composés oxygénés interagissent principalement avec le support par une réaction dissociative conduisant à la formation d’espèces phénate fortement adsorbées. Ils n’interagissent pas fortement avec la surface. La diminution d’accessibilité des sites sulfures pour l’adsorption de CO s’explique par un empoisonnement indirect des sites de bords par les espèces phénates ancrées sur le support. La présence d’eau provoque aussi une forte et irréversible diminution du nombre de sites Mo non promus, alors que celle des sites promus (Co) est plus faible et totalement réversible. Par conséquent, la diminution du nombre d’espèces de type phénate adsorbées sur l’alumine en diminuant celui des paires acide-base est un moyen de diminuer la désactivation. Ce résultat peut être obtenu en utilisant la silice comme support, à condition de développer une méthode permettant d’y déposer une phase sulfure hautement dispersée. En conséquence la voie la plus prometteuse pour limiter la formation de phénates semble être l’incorporation de fluor à l’alumine
The conversion of ligno-cellulosic biomass into liquid fuels may be achieved by treatment of bio-oils produced by pyrolysis of this biomass. Those bio-oils are upgraded by HydroDeOxygenation (HDO) in presence of conventional hydrotreating catalyst in sulfided form, where the oxygen can be removed through water and/or carbon oxides production. The question of the stability of these catalysts in the presence of phenolic compounds and water, a major product of HDO reaction, is one of the key points that will determine the viability of this process. The stability of sulfided (Co)Mo catalysts was investigated using oxygenated compounds ((ethyl)phenol, guaiacol, water) and CO adsorption followed by IR spectroscopy. On a sulfided CoMo catalyst supported on alumina, oxygenated compounds mainly interact with alumina support through dissociative mechanism leading to the formation of strongly adsorbed phenate type species, whereas they do not interact strongly with the sulfide phase. The decrease of the accessibility to CO adsorption of the sulfide sites after contact with oxygenated compounds is explained by indirect poisoning of the sulfide edge sites by phenate type species anchored on the support. The influence of water also leads to a strong and irreversible decrease in the number of unpromoted Mo sites, while the poisoning of the Co-promoted sites occurs to a lower extent and is fully reversible. Consequently, the decrease of the amount of phenate type species anchored on the alumina support by decreasing the amount or strength of the acid-base paired sites of the support is a way to limit deactivation. This could be achieved using silica as support, whereas a preparation route allowing the deposition of highly dispersed sulfide phase on silica should be developed. Consequently, the most promising route to limit phenates formation while maintaining the sulfide phase dispersion of CoMo catalyst will be the incorporation of fluorine in alumina

C'est dans un contexte marqué par une demande croissante en énergie primaire, une diminution des ressources et dans un souci de protection de l'environnement que le biocarburant de 2ème génération est développé. Cependant, ce biocarburant est non viable économiquement. L’optimisation, le contrôle et la connaissance des cinétiques régissant les procédés de fabrication de ce bioéthanol sont donc des éléments capitaux. Dans cette étude, le potentiel de la calorimétrie isotherme pour surveiller les réactions d'hydrolyse et de fermentation est testé.Les résultats montrent que cette méthode est efficace. En effet, celle-ci a permis de mettre en évidence l'importance du ratio enzyme/substrat pour maximiser le rendement et de déterminer un meilleur cocktail composé de cellulases + cellobiose déshydrogénase (CDH) qui permet la production d'une certaine quantité d'acide gluconique, qui pourrait améliorer l'attractivité de ce biocarburant. Ces mêmes essais ont également permis de déterminer la chaleur de l'hydrolyse de la paille de blé, qui est 32,18 ± 3,18 J.g-1 (gramme de sucres produits).Les mesures obtenues ont été utilisées pour déterminer les constantes cinétiques des cellulases + CDH sur la paille de blé et les résultats montrent que ce cocktail enzymatique est plus rapide à 45 °C dans la gamme de températures testée (40-55°C) avec une vitesse de 7,36 ± 0,62 mmol/L.min.Par ailleurs, les essais avec un calorimètre à échelle laboratoire ont montré que même si celui-ci ne mesure pas avec précision les chaleurs engendrées par les réactions d'hydrolyse et de fermentation, celui-ci donne de bonnes indications sur le déroulement et l'avancement de ces réactions
Second generation biofuel is developed in a context marked by an increasing demand for primary energy, a decrease in resources and in environmental protection concernsHowever, this biofuel is not economically viable. Optimization, control and knowledge of the kinetics governing this bioethanol production processes are crucial elements.In this study the potential of isothermal calorimetry to monitor hydrolysis and fermentation reactions is tested.The results show that the isothermal calorimetry is an effective method. Indeed this method allowed determining that the substrate/enzyme ratio is an important parameter of the hydrolysis yield.Furthermore it has determined a better enzyme cocktail consisting of Cellulases + Cellobiose Dehydrogenase (CDH) which allows the production of a certain amount of gluconic acid, which could improve the attractiveness of these second-generation biofuels. These same tests also determined the hydrolysis heat of wheat straw which is 32.18 ± 3.18 J.g-1 (gram reducing sugars product).The measurements obtained were used to determine kinetic constants cellulases + CDH on wheat straw and the results show that this enzyme cocktail is faster at 45 ° C in the range of temperatures tested (40 - 55°C) with a speed of 7.36 ± 0.62 mmol/L.min.In addition, testing with a laboratory-scale calorimeter showed that even if this tool does not accurately measure the heat generated by the hydrolysis reaction and fermentation, it gives a good indication of the development and advancement of these reactions

La pyrolyse est une étape clé des procédés de synthèse thermochimique des biocarburants de deuxième génération. Notre objectif a été d'améliorer la compréhension des mécanismes impliqués à l'échelle d'une particule. Il apparaît nécessaire en premier lieu d'acquérir de nouvelles données expérimentales en maîtrisant les conditions opératoires, pour dans un second temps valider des modèles. Un dispositif expérimental a été développé pour étudier la pyrolyse d'une particule de bois de taille centimétrique entre 450 et 1050°C. La température interne, la masse et les dimensions de la particule ainsi que les rendements instantanés en gaz ont été suivis en temps réel. Les produits de pyrolyse ont été caractérisés. Le modèle développé dans un système à deux dimensions par l'Université Catholique de Louvain a été utilisé pour décrire les conditions expérimentales et simuler les résultats. Des écarts significatifs entre modèle et expérience ont été observés. La comparaison des données simulées et expérimentales ainsi que l'analyse des résultats d'une étude paramétrique permettent d'identifier des pistes d'amélioration du modèle. Les propriétés thermiques de la particule ont été déterminées expérimentalement. Des corrélations sont proposées pour décrire les variations des chaleurs massiques et des conductivités thermiques du bois et du résidu carboné en fonction de la température de pyrolyse, jusqu'à 1050°C.

Ce projet s’insère dans la tendance qui veut souligner la pertinence des microalgues parmi les solutions prometteuses au niveau environnemental et économique pour la fabrication de biocarburants. Cette recherche souhaite répondre à la demande de l’industrie qui est toujours à la recherche de méthodes de traitement des eaux usées peu coûteuses. La faisabilité d’utiliser des eaux usées industrielles très contaminées en composés aromatiques divers comme substrat de culture a été évaluée avec des espèces de microalgues vertes d’eau douce. Afin de jauger la faisabilité, le projet a été divisé en plusieurs sous-objectifs qui ont permis de sélectionner une souche de microalgues prometteuse et d’estimer la toxicité du phénol présent dans l’eau sur les microorganismes. Après avoir sélectionné la souche la plus résistante à l’eau usée, soit Chlorella vulgaris (souche CPCC90), des essais de croissance dans différentes conditions ont été réalisés afin de pouvoir caractériser cette souche. Les conditions idéales de croissance pour CPCC90 sont à 20 °C et elle peut survivre jusqu’à des concentrations de 50 % d’eau usée dans le milieu. L’eau usée a toutefois un effet toxique important limitant l’utilisation dans le milieu à 30 % pour l’obtention de croissances comparables à ce qui est rapporté dans la littérature dans des conditions similaires. Dans ces conditions et avec un éclairage important, une concentration de biomasse de 0,84 g/L a pu être obtenu. Les souches de Chlorella testées ont présenté un potentiel de croissance prometteur dans ces eaux, mais la toxicité de ces dernières sur les microorganismes a grandement limité leur potentiel d’utilisation. Afin que l’eau usée puisse être utilisée comme substrat de culture, il faudrait veiller à réduire sa toxicité par un traitement préalable ou de travailler avec des microorganismes adaptés à ces types de contaminants. De plus, il serait essentiel de complémenter le milieu avec des sources de phosphore et d’azote à faibles coûts. Cette recherche vient complémenter la littérature sur l’utilisation de l’espèce Chlorella en eaux usées pour la production de biocarburants de 3e génération.

La croissance mondiale, économique et industrielle, ainsi que la rapide progression démographique des populations, ont fait augmenter la demande en énergie fossile. Ces dernières années, beaucoup de recherches ont été orientées vers de nouvelles ressources énergétiques qui peuvent remplacer les carburants fossiles conventionnels. Les biocarburants sont des carburants écologiques renouvelables, obtenus grâce à la transformation des matières grasses animales et végétales. Ils sont classés en tant que ressource idéale, non-toxique et renouvelable, substituant avantageusement le Diesel conventionnel. Dans cette optique, nous nous sommes intéressés à la production des biocarburants à partir d’une source végétale, non alimentaire, très abondante dans le bassin méditerranéen, en l’occurrence le pistachier lentisque, par deux procédés, l’un est chimique appelé transestérification et l’autre est thermochimique, la solvolyse. Les caractérisations des biocarburants conformément aux normes en vigueur, ont montré que les propriétés physico-chimiques sont comparables à celles du Diesel conventionnel. Un moteur Diesel monocylindre refroidi à l'air, a été utilisé pour évaluer les caractéristiques de la combustion de ces biocarburants, à 1500 tr/min, sous diverses conditions de charges du moteur. Les caractéristiques de la combustion (pression du cylindre, délai d’auto-inflammation, taux de dégagement de chaleur et durée de combustion) des biocarburants obtenus, sont comparées à celles du Diesel conventionnel
The world economic and industrial growths, as well as the demographic rapid progression, have increased the fossil energy demand. These last years, much of researches were directed towards new energy resources which can replace the conventional fossil fuels. The biofuels are renewable ecological fuels derived from biomass; they are classified as an ideal resource, non-toxic and renewable component with respect to the conventional Diesel. In this context, we were firstly interested to the production of the biofuels starting from a non-edible vegetable source widely available in the Mediterranean basin which is the Pistacia Lentiscus using two processes. The first one is a chemical method named “transesterification” and the second one is a thermochemical procedure called “solvolysis”. The biofuels physicochemical properties, measured via standard methods, are similar to those of Diesel fuel. A single cylinder, naturally aspirated DI Diesel engine is operated at 1500 rpm with either pure produced biofuels or their blends with Diesel fuel for several ratios (50, 30 and 5 v%) and engine load conditions. The combustion parameters, their blends are compared with those of Diesel fuel

Actuellement, la transformation de la biomasse en bio-carburant ou molécules pour l'industrie chimique fait l'objet de nombreuses recherches. La lignine, en tant que coproduit de l'industrie papetière et de l'éthanol cellulosique, est une ressource des plus disponibles qui pourait être utilisée pour la production d'aromatiques ou de composés phénoliques. Cependant, cette macromolécule constituée d'unités propylphénoliques liées par des liaisons éthers nécessite d'être dépolymérisée. Ce travail porte sur la compréhension des mécanismes de liquéfaction par hydroconversion catalytique d'une lignine de paille de blé extraite par un procédé papetier à la soude. Dans un premier temps, nous avons mené une caractérisation poussée de cette lignine à l'aide de diverses techniques qui nous a permis de proposer une structure modèle. Ensuite, nous avons mis en place un mode opératoire de conversion et un protocole de récupération des produits. La réaction est réalisée en réacteur semi-ouvert à 350°C en présence d'H2 (8MPa), d'un solvant donneur d'hydrogène (tétraline) et d'un catalyseur d'hydrotraitement NiMoP/Al2O3 sulfuré. Les produits se répartissent en une phase liquide (liquéfiat), une phase gaz, une lignine résiduelle et des solides non-solubles dans le THF. Un taux de conversion a été défini comme le rendement en produits non-solides et les valeurs maximales atteintes sont de 81% pds après 28h de réaction avec un excellent bilan matière. Les fractions récupérées ont ensuite été caractérisées en détail avec des techniques d'analyse adaptées. Grâce à ce protocole d'analyse, nous avons pu observer que le solvant permet d'éviter la formation de solides et que le catalyseur intervient principalement sur l'hydrodésoxygénation et l'hydrogénation des molécules issues de la dépolymérisation de la charge. Enfin, nous avons suivis la réaction au cours du temps, ce qui nous a permis de présenter une ébauche de schéma réactionnel. Les premières étapes de conversion sont la décarboxylation, l'hydrogénolyse des OH aliphatiques et la rupture des liaisons éthers entre les unités élémentaires de la lignine, qui entraînent sa dépolymérisation. Puis des processus plus lent se produisent comme l'élimination des groupes méthoxy, principalement par déméthylation suivi de déshydroxylation. Ainsi, les principaux produits obtenus sont des composés phénoliques et des composés désoxygénés
Nowadays, the transformation of lignocellulosic biomass is deeply investigated in order to provide biofuels and chemicals. Lignin, a by-product of pulp and bio-ethanol industry, is an available resource which could be used for the production of aromatic and phenolic compounds. However, this macromolecule mainly made of propylphenolic units linked by ether functions needs to be depolymerized. This work focuses on the study of liquefaction mechanisms by catalytic hydroconversion of wheat straw lignin extracted by a soda pulping. In the first part of this study, an in-depth characterization of this lignin was carried out using techniques. A structure of our lignin was proposed as a result. Then, a procedure was developed to perform the catalytic hydroconversion and recover the products. Catalytic experiments were carried out in a semi-batch reactor at 350°C, using H2 (8 MPa), a hydrogen donor solvent (tetralin) and a sulfide NiMoP/Al2O3 catalyst. The recovered products were separated into a liquid phase, gases, a lignin residue and THF insoluble solids. A conversion of 81 wt% of lignin into non-solid products was reached after 28h of reaction with an excellent mass balance. The characterization of the different fractions was carried out using techniques. Thanks to this protocol, we were able to point out the role of the H-donor solvent for preventing solid formation as well as the role of the catalyst for hydrodeoxygenation and hydrogenation of the depolymerized products. Finally, the catalytic hydroconversion of the lignin was carried out with the different residence times, which helps understanding the transformations occurring during the conversion. At the beginning of the reaction, we observed decarboxylation, hydrogenolysis of aliphatic OH and cleavage of ether linkages between the phenolic units of the lignin. Then, we observed elimination of methoxy groups, mainly by demethylation followed by dehydroxylation. Finally, the main products obtained during the reaction were phenolic and deoxygenated compounds such as aromatics, naphthenes and alkanes

La pyrolyse de la biomasse lignocellulosique produit de nombreuses espèces valorisables. L’huile de pyrolyse est un liquide présentant un grand potentiel de valorisation en tant que carburant et en tant que produits chimiques. L’objectif général de la thèse est l’étude du fractionnement des huiles de pyrolyse avec une approche thermodynamique, afin de fournir des outils pour la conception de bioraffineries. Le développement d’une méthodologie et l’étude d’une biohuile type ont été menés, afin que ce travail soit extrapolable à des biohuiles réelles. Un mélange représentatif des huiles de pyrolyse a été synthétisé en regroupant les composés par familles chimiques. Deux nouveaux schémas de procédés de bioraffinage des huiles de pyrolyse ont été proposés pour la valorisation de l’acétol, de l’acide acétique et du furfural.Une méthode de sélection de solvants a été développée. Elle repose sur des critères physicochimiques, sur des critères de dangerosité, sur des critères économiques et sur des critères d’efficacité. Les paramètres du modèle thermodynamique NRTL ont été régressés sur des données expérimentales mesurées dans le cadre de cette thèse, ainsi que sur des données de la littérature afin de représenter les équilibres de phases des systèmes biohuile+solvantLes procédés de bioraffinage proposés ont été simulés sur Aspen PlusTM en utilisant les modèles thermodynamiques développés. Ils ont été comparés sur des aspects de performance économique
Lignocellulosic biomass pyrolysis produces a large number of valuable products. Pyrolysis oil is a liquid with a great valorization potential as fuel and as chemicals. The general objective of this PhD is to study the fractionation of pyrolysis oil with a thermodynamic approach, in order to provide tools for the conception of bioraffineries. The development of a methodology and the study of a typical bio-oil were carried out, so that this work can be extrapolated to real biooils. A representative mixture of the pyrolysis oils was synthesized by grouping the compounds by chemical families. Two new pyrolysis oils biorefining flowsheets were proposed for acetol, acetic acid and furfural valorization. A solvent screening method was developed. It is based on physicochemical criteria, on dangerousness, economic and efficiency criteria. NRTL thermodynamic model parameters were regressed on experimental data measured during this thesis, together with literature data, in order to represent the phases equilibria of biooil+solvent systems.The proposed biorefinery processes were simulated with Aspen PlusTM using the developed thermodynamic models. Their economic performances were compared

La biomasse est appelée à représenter une part croissante de la consommation mondiale d'énergie primaire et la recherche de l'optimisation de l'usage d'une telle ressource, abondante mais pas pléthorique, s'impose. Cette thèse pose la question de la place, dans cette optimisation, des biocarburants de deuxième génération, en se focalisant sur la voie thermochimique, et plus particulièrement sur la synthèse de carburants liquides par le procédé Fischer-Tropsch qui permet d'obtenir des hydrocarbures du type naphta, kérosène et gazole. Pour traiter cette question, une démarche d'évaluation est proposée, qui comporte : - une évaluation à l'échelle des procédés, appliquée à une famille comportant au départ une centaine d'options, - une approche systémique pour évaluer l'insertion des procédés dans le système énergétique français futur. La mise en œuvre de cette démarche d'évaluation montre comment : - les procédés thermochimiques de production de biocarburants de deuxième génération permettent d'associer la biomasse et d'autres énergies primaires moins limitées pour maximiser le transfert de carbone renouvelable de la biomasse dans des carburants liquides, mais à des coûts qui restent élevés ; - la réponse à la question de l'optimisation de l'usage de la biomasse et de la place à donner aux biocarburants dépend fortement de l'évolution globale du système énergétique et de la faisabilité du stockage du CO2.