1. Les sources d'énergie issues de la biomasse Date Alexis MATYNIA

2. Le laboratoire ICARE Institut de Combustion, Aérothermique, Réactivité et Environnement Les thématiques de recherche - Etude des aspects physiques et chimiques de la combustion - Le secteur spatial - Réactions chimiques dans l'atmosphère Formation des polluants Reformulation des carburants Nouveaux modes de combustion Propulsion spatiale pour les satellites et les sondes interplanétaires propagations des explosions Rentrées atmosphériques Propulsion hypersonique Formation des espèces polluantes dans l'atmosphère Mesure d'espèces chimiques dans l'atmosphère 2

3. Le laboratoire ICARE Personnel - 13 chercheurs - 13 enseignants chercheurs - 21 Ingénieurs et techniciens - 23 doctorants - 15 CDD 3

4. Plan de la présentation I. La problématique climat/énergie a) Le climat : effet de serre b) L'énergie : les principales sources d'énergie en 2006 II. La biomasse a) Le bois-énergie b) Les biocarburants de première génération c) Les biocarburants de deuxième génération d) Le biogaz III. Expériences de combustion a) Mise en place du digesteur de démonstration b) expériences IV. Mon travail de recherche 4

5. 5 I. Climat/énergie II. La Biomasse III. Quelques expériences IV. Mon travail I. La problématique climat/énergie a) Le climat : Effet de serre Soleil 30 % Énergie réfléchie Énergie renvoyée espace 15 °C atmosphère terrestre Gaz à effet de serre (H2O, CO2, CH4, N2O etc.) 70 % Énergie solaire absorbée par l'atmosphère et le sol Énergie renvoyée Énergie réémise (chaleur piégée) Réchauffement du sol océans sol

6. 6 I. Climat/énergie II. La Biomasse III. Quelques expériences IV. Mon travail I. La problématique climat/énergie a) Le climat : Effet de serre Soleil 30 % Énergie réfléchie Énergie renvoyée espace 15 °C atmosphère terrestre Gaz à effet de serre (H2O, CO2, CH4, N2O etc.) 70 % Énergie solaire absorbée par l'atmosphère et le sol Énergie renvoyée Énergie réémise (chaleur piégée) Température moyenne à la surface du globe Réchauffement du sol océans sol

7. 7 I. Climat/énergie II. La Biomasse III. Quelques expériences IV. Mon travail I. La problématique climat/énergie a) Le climat : Effet de serre CO2 : dioxyde de carbone CH4 : méthane N2O : protoxyde d'azote Parts respectives des différents GES anthropiques dans les émissions totales de 2004

9. Géothermie

10. Eolien

12. I. Climat/énergie II. La Biomasse III. Quelques expériences IV. Mon travail II.La Biomasse a) Présentation CO2 Croissance Extraction Combustion Combustion Energie CO2 Energie CO2 Bilan CO2 positif 10 Bilan CO2 neutre

14. économique

16. applications industrielles (production de vapeur, procédés de séchage, etc.)Bûches L'utilisation du bois pour le chauffage ne détruit pas les forêts car il provient essentiellement d'éclaircies, de déchets forestiers et de déchets de l'industrie du bois. La surface boisée en France et en Europe augmente d'année en année. Plaquettes En région Centre, la ressource disponible pour le bois-énergie est très importante (3 millions de m3 par ans non utilisés). La structure Arbocentre encadre le développement de cette filière. Granulés 11

21. Meilleur bilan énergétique que la première génération

22. Meilleur bilan environnemental que la première génération (consommation en eau et engrais réduite) La région Centre conduit des études sur la voie thermochimique de la transformation de la biomasse. Dans ce but, une unité-pilote de biocarburants 2e génération formés par voie thermochimique devrait être implantée à Artenay

24. urbains (déchets verts, boues d'épuration, etc.)

26. N2ODigesteur 15

28. chauffage de l'habitation,

30. 17 I. Climat/énergie II. La Biomasse III. Quelques expériences IV. Mon travail II.La Biomasse e) Le biogaz Station d'épuration de Marquette (Lille) Station d'épuration Biogaz Eaux usées Digesteur Boues 120000 m3/jour 12000 m3/jour 240 m3/jour Biogaz épuré (sans CO2) puis valorisé en tant que carburant pour véhicules Production d'électricité et de chaleur pour la station

31. 18 I. Climat/énergie II. La Biomasse III. Quelques expériences IV. Mon travail II.La Biomasse e) Le biogaz Station d'épuration de Marquette (Lille) Station d'épuration Digestat Eaux usées Digesteur Boues 120000 m3/jour 240 m3/jour Fertilisation des terres agricoles

32. I. Climat/énergie II. La Biomasse III. Quelques expériences IV. Mon travail III. Quelques expériences de combustion a) Mise en place du digesteur de démonstration Bec bunsen Stockage du gaz : Chambre à air de voiture Digesteur : Bidon 30L Schéma du montage disponible sur le site de l'EDEN http://www.eden-enr.org/IMG/pdf/Fiche_Biogaz_Digesteur_Demo_EDEN.pdf 19

33. I. Climat/énergie II. La Biomasse III. Quelques expériences IV. Mon travail III. Quelques expériences de combustion a) Mise en place du digesteur de démonstration Restes de cantine Mirabelles Pommes Eau 20

34. I. Climat/énergie II. La Biomasse III. Quelques expériences IV. Mon travail III. Quelques expériences de combustion a) Mise en place du digesteur de démonstration + ajout de bactéries méthanogènes … naturellement présentes dans les excréments Poney-Club de La Source 21

35. I. Climat/énergie II. La Biomasse III. Quelques expériences IV. Mon travail III. Quelques expériences de combustion a) Mise en place du digesteur de démonstration Bec bunsen 24 heures Stockage du gaz : Chambre à air de voiture Digesteur : Bidon 30L 22

36. 23 I. Climat/énergie II. La Biomasse III. Quelques expériences IV. Mon travail III. Quelques expériences de combustion b) La flamme de prémélange Flamme de gazinière Flamme "plate" Étudiée en laboratoire Produits CO2 , H2O polluants : CO, NOx ... Espèces intermédiaires Zone de réaction : Front de flamme mélange H, O, CH ... Réactifs CH4 , O2 air Brûleur Flamme de bec Bunsen biogaz

37. 24 I. Climat/énergie II. La Biomasse III. Quelques expériences IV. Mon travail III. Quelques expériences de combustion c) La flamme de diffusion Combustible Oxygène Couleur jaune/orange  Zone riche en combustible Couleur bleue  Zone riche en oxygène

38. 25 I. Climat/énergie II. La Biomasse III. Quelques expériences IV. Mon travail III. Quelques expériences de combustion c) La formation de suies Contribuent à la salissure des bâtiments Croissance des particules de suies formation des premières particules mécanisme inconnu - Réduction de la photosynthèse - Risques de contamination de la chaine alimentaire Croissance des cycles Véhiculent des produits cancérigènes susceptibles d'être inhalés. Formation du premier cycle Altération du taux de précipitation Rôle catalytique dans la destruction de la couche d'ozone

42. chimique : réactions catalytiques aux parois flamme Lampe de Davy (1815) Arrête flamme en ligne Côté protégé 27

43. IV. Mon travail  Etude de la formation de NO dans les flammes méthane/air et biogaz/air à haute pression NO 28 I. Climat/énergie II. La Biomasse III. Quelques expériences IV. Mon travail Affections respiratoires, irritations oculaires, dégradation des matériaux (notamment plastiques), impact sur les végétaux Formation d'ozone troposphérique Formation de pluies acides Dégradation des bâtiments, mort biologique de lacs, dépérissement des forêts

44. 20/10/2009 29 I. Climat/énergie II. La Biomasse III. Quelques expériences IV. Mon travail IV. Mon travail Etude de la formation de NO dans les flammes méthane/air et biogaz/air à haute pression expérience Simulation Simulation améliorée 1ère étape : Obtenir des données expérimentales sur un grand nombre de flammes (différentes compositions, différentes pressions) 2ème étape : Comparer les résultats expérimentaux aux résultats simulés 3ème étape : Améliorer la modélisation, notamment en jouant sur les vitesses des réactions chimiques impliquées dans la flamme. NO Objectif : Améliorer les connaissances en combustion pour permettre, par la suite, l'élaboration de systèmes plus efficaces et moins polluants.

45. 30 I. Climat/énergie II. La Biomasse III. Quelques expériences IV. Mon travail IV. Mon travail P=1 bar P=5 bars Analyse de l'émission rouge présente dans les gaz brûlés à haute pression  Émission attribuée à H2O  Nouveau moyen de mesurer la température de flamme ?

46. 31 Merci de votre attention Des questions?