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DESCRIPTION
Cette présentation effectue une description sommaire des principales voies de transformation de la biomasse et identifie les facteurs déterminant le choix de ces options.
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Valorisation des Coproduits forestiers
Rencontre sur le Développement de la filière biomasse forestière
en Abitibi-Ouest27 Janvier 2011
Gilles Brunette
Directeur -Produits Composites
2© FPInnovations
Aperçu
• Description sommaire des principales voies de transformation de la biomasse
• Facteurs déterminants dans le choix des options
• Principales voies de transformation en énergie
• Considérations importantes pour le développement de la filière biomasse
• Valorisation des constituants chimiques
• Valorisation des la biomasse en produits composites
• Enjeux et défis pour la valorisation de la biomasse
Aperçu de la présentation
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Coproduits forestiers- source de fibres & d’énergie
• Exploitation forestière– Peuplements non-commerciaux– Branches, cimes, souches, feuillage– Résiduels non-marchands– Traitements pré-commerciaux– Brûlis et épidémies
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Valorisation de la Biomasse
• Utilisation de la biomasse pour la fabrication biocomposites & biopolymères
• La biomasse est une source importante d’énergie renouvelable
• Dérivés chimiques (huiles essentielles & autres extractibles)
Résidus ForestiersRésidus agricoles
Matériaux Composites
Énergie & Produits Chimiques
Bio-Fibres
Fibres & Composés chimiques
Énergiesstationnaires
Bio-Carburants
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• Biomasse• Coût• Qualité (teneur en humidité, contaminants, homogénéité)• Volume & disponibilité• Sources d’approvisionnement & contraintes externes
• Procédés• Technologie éprouvée• Investissement en capital• Rendement / Efficacité• Coûts d’opération• Avantages compétitifs• Considérations environnementales
• Produits• Produits intermédiaires & coproduits (fibres résiduelles) • Critères de qualité• Distribution / Accès aux marchés
Facteurs Déterminants dans le Choix des Options
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Disponibilité: Facteurs affectant la quantité disponible
Disponibilité potentielle
Disponibilité technique
Biomasse totale
Disponibilité économique ?
Disponibilité potentielle / technique / économique
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Disponibilité: Facteurs affectant la quantité disponible
• Potentiel– Niveau d’utilisation (composition des peuplements, essences
récoltées, diamètre d’écimage, tiges non marchandes, saison et fraicheur)
– Particularités des essences• Technique
– Niveau d’intégration avec la récolte– Système de récolte utilisé (bord de route, à la souche) – Équipement de récupération (ex. déchiqueteuse, broyeuse)
• Coûts– Limites techniques affectant les coûts (accès, conditions de
terrain, distance, saison, etc.)– Prix plafond fixé par le client ou l’entrepreneur
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Considérations financières: Coûts d’approvisionnement
Pré-empilage Broyage
Transport: - 120 km (aller), remorque à plancher mobile Autres:
- routes, supervision, frais généraux, entretien, règlements, droits
*Estimés tirés du modèle BiOS
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Considérations financières:Coûts d’approvisionnement (transport)
• La base du problème: • Transport d’un produit de faible valeur, avec une faible
densité en vrac, une pourcentage d’humidité élevé sur de longues distances– Importance d’optimiser la charge utile
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Considérations de qualité- Niveau d’homogénéité
• Sensibilité de certains procédés de conversion à l’hétérogénéité du matériel:
– Contaminants, écorces, aiguilles and brindilles, etc.
– Procédé se limite au bois blanc, nécessite des essences particulières ou est limité par la taille des particules?
– Le procédé complet peut être plus restrictif que certaines de ses constituantes
– Développer des méthodes de triage, tamisage et séparation
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Lignine: 15-25%
Hémicelluloses: 23-32%
Cellulose: 38-50%
Principaux Constituants du Bois
Source: J.D. McMillan, NREL
Extractibles: 3-6%
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Biomasse- Source d’énergie renouvelable
• Éthanol cellulosique
• Cogénération
• Biogas
• Bio-huiles
• Granules & bûches énergétiques
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Principales Voies de Transformation en Énergie
Thermo-Chimique
Combustion Gazéification Pyrolyse
Gaz de Synthèse (CO + H2)
Charbon & Huile
Biocarburants
Bio-Gaz
Bio-Chimique Physique
Hydrolyse & Fermentation Granules
Chaleur & Électricité
Chaleur & Électricité
Chaleur & Électricité
Chaleur & Électricité1
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Biocarburants
Principales Voies de Transformation en Énergie
14© FPInnovations
Contexte
• Augmentation constante des coûts des énergies conventionnelles et passage à la bioénergie et aux produits biochimiques à l’échelle mondiale, nationale et régionale
• Cinq variables clés de l'économie influencent les décisions d'investir dans les technologies de transformation de la biomasse en énergie :
– Le prix des combustibles fossiles
– Le prix du carbone et les règlements sur le climat
– Les coûts de transformation relié aux technologies de conversion
– Les coûts de la biomasse
– Les politiques publiques qui affectent l'approvisionnement et la demande et dans certains cas le coût de la biomasse
• Toutes ces variables sont actuellement très changeantes et ceci tend à décourager les investissements dans ces technologies.
Contexte Actuel
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Étude de cas: Projet de gazéification en CB
• Installation de 2 gazogènes alimentant chaudière à feu direct pour la production de vapeur à la papetière de Kruger située à New Westminster
• Biogaz remplace l’équivalent de 445,000 GJ de gaz naturel par année
• Capacité de générer 40,000 lbs de vapeur basse pression pour chauffage communautaire
• Réduction annuelle des GES de 22,000 t, permettant des économies annuelles de $600,000 en 2012 sur les taxes de carbone
Source: http://www.nexterra.ca
Étude de cas: Projet de gazéification en CB
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Étude de cas: Projet de gazéification en CB
• Biogaz remplace l’équivalent de 235,000 GJ de gaz naturel par année
• Économies annuelles de $1.5- $2.0 en énergie pour le séchage des placages et le conditionnement des billes
• Réduction annuelle des GES de 12,000 t, permettant des économies annuelles de $360,000 en 2012 sur les taxes de carbone
• Installation de 2 gazogènes alimentant chaudière à feu indirect pour la production de vapeur à l’usine de contreplaqué de Tolko située à Heffey Creek
Source: http://www.nexterra.ca
Étude de cas: Projet de gazéification en CB
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Développement du potentiel de valorisation de la biomasse
• L’intégration des filières énergétiques à des unités de production existantes est généralement préférable. De façon générale, l’intégration fournit :
• Un RCE plus élevé et une réduction de l’investissement en capital
• Un approvisionnement en fibre plus sûr et moins coûteux
• Un plus grand nombre d’emplois
• La diversification des options de transformation est souhaitable et permet :
• Potentiel plus grand de valorisation de la biomasse (valorisation des différents constituants chimiques et/ou des fibres)
• Un approvisionnement en fibre plus sûr une meilleure efficacité dans les procédés de transformation
• Un développement régional plus important et plus soutenu
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Valorisation des écorces
• Composés phénoliques dérivés des écorces et de la lignine utilisés
dans la synthèse de résines de type phénol-formaldéhyde
• Mousse de polyuréthane
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Valorisation des Extractibles
• Terpènes– Propriétés fongicides et insecticides
– Utilisation dans certains vernis & adhésifs
• Résines et les colophanes– Utilisation dans les encres, les peintures, adhésifs, laques,
vernis et produits cosmétiques
• Composés phénoliques & tannins– Utilisation comme antioxydant, antimicrobien, antifongique
et composante de certains adhésifs
• Cires & graisses
• Glucides (polysaccharides & sucres simples)
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Valorisation des Extractibles
• Feuilles & aiguilles– Huiles Essentielles
• Extraction à la vapeur ou avec solvants organiques
• Variation de la teneur et de la composition en fonction des essences
• Utilisées dans les cosmétiques, parfums, aromathérapie, produits de nettoyage & usages thérapeutiques
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Valorisation des Extractibles
• Feuillage du Bouleau Jaune– Contenu en Tocopherol (Vitamine E)
utilisé dans les cosmétiques
• Écorce de Bouleau
– La Bétuline et l’acide betulinique sont des constituants majeurs de l’écorce de bouleau blanc
– Propriétés anti-inflamatoires, antivirales, et anti-oxydantes. Utilisé dans le traitement de certains cancers
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Source de Fibres pour Composites
• Panneaux – OSB– Particules– MDF/HDF/LDF
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Panneaux de bois ciment
Source: http://www.eltomation.nl/
• Fondations et planchers
• Murs extérieurs• Toiture• Rénovation• Plafond suspendu• Insonorisation
Applications:
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Panneaux de bois ciment
• Résistance au feu
• Résistance aux termites
• Performances acoustiques
• Isolant thermique
• Résistance au gel
• Résistance à l’humidité
Source: http://www.eltomation.nl/
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Composites Bois-Polymère
• Des marchés en croissance avec un potentiel important
• Nouvelles applications;
automobile, construction, meubles jardin, composantes de fenêtres…
• Farine de bois et conversion en granules de bois-plastique
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Isolants Acoustiques et Thermiques
• Matelas de fibres de bois flexibles ou semi-rigides
• Installation intérieure ou extérieure
• Coefficient de diffusion thermique jusqu’à 10X plus élevé que la laine de verre
• Capacité d’absorption pour un meilleur contrôle hygrométrique
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Enjeux & défis pour la valorisation de la biomasse
• Variabilité au niveau de la qualité et de la composition
• Limites techniques reliées à l’accès et la récupération
• Distance de transport
• Mode de transport adapté en raison de la faible densité volumétrique
• Plusieurs facteurs externes contribuent à l’incertitude dans les projets de transformation en énergie
• Sensibilité de certains procédés de conversion à l’hétérogénéité du matériel
• Présence d’écorce et contaminants, impact sur les propriétés de plusieurs types de panneaux composites
• La diversification des options de transformation au sein d’une même organisation ou d’une région peut atténuer le risque des projets
28© FPInnovations
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