le charbon de bois est-il un combustible satisfaisant

Lecharbondeboisest‐iluncombustiblesatisfaisant?
1991
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LECHARBONDEBOISEST‐ILUNCOMBUSTIBLESATISFAISANT?
Classification:Réflexion
Nomdel’auteurdudocument:RogerLoozen
Datedeconception:1991
Datedemiseenligne:2005
Référenceinterne:B1602

Lecharbondeboisest‐iluncombustiblesatisfaisant?
1991 2
Tabledesmatières
REDIRenewableEnergyDevelopmentInstitute....................................................................3
1.LECHARBONDEBOISEST‐ILUNCOMBUSTIBLESATISFAISANT?............................................3
1.1.EtudefaiteparG.ROSSIER&W.MICUTA.........................................................................3
1.2.Fabricationducharbondebois.........................................................................................3
1.3.Pouvoircalorifique(PC)ducharbondebois.....................................................................5
1.4.RemarqueImportante.......................................................................................................5
1.5.Fourneauxàbois,multi‐combustibles..............................................................................6
1.6.Conclusions........................................................................................................................6
2.FOURNEAUXABOISOUBRASEROSACHARBON?...................................................................8
2.1.Fourneauàboisparrapportaubraserotraditionnel.......................................................8
2.2.FourneauREDIparrapportaubraseroamélioré(rendement30%)................................9
3.BIBLIOGRAPHIE.......................................................................................................................10

Lecharbondeboisest‐iluncombustiblesatisfaisant?
1991 3
REDIRenewableEnergyDevelopmentInstitute
InstitutpourleDéveloppementdesEnergiesRenouvelables
RueduVidollet5
CH‐1202GENEVE
Tél.+41(0)227337422
Fax+41(0)227335049
E‐mail:redi@ip‐worlcom.ch
SiteInternet:www.redi‐geneva.ch3
1. LECHARBONDEBOISEST‐ILUNCOMBUSTIBLESATISFAISANT?
1.1. Etude faite par G. ROSSIER & W. MICUTA
Danslaplupartdespaysenvoiededéveloppement,lecharbondeboisreprésentele
combustibleprincipal.Lesauteursdémontrentque,danslesconditionsduTiersMonde,ilfaut
détruireaumoins10kgdeboispourproduire1kgdecharbon.Ilsmontrentensuiteque,en
utilisantunfourneaubienconçu,lapressionsurleboisementpeutêtreréduitede90%.
lnmostdevelopingcountries,themajordomesticfuelischarcoal.Thefollowingtextexamens
thenatureofcharcoalanditsusageascomparedwithfirewood.Theauthorsprovethat,in
conditionsprevailingindevelopingcountries,itispossibletoeconomise90%ofwoodifitis
burntdirectlyinfuel‐efficientstovesinsteadofbeingconvertedintocharcoal.Andburntin
traditionalorimprovedbraziers.
1.2. Fabrication du charbon de bois
Leboisestprincipalementconstituédecellulose,delignineetdeproduitsvolatils,notamment
del'eau.Lorsdelafabricationducharbondebois(pyrolyse)touslesproduitsvolatilssont
éliminés.Lacelluloseetlaligninesontdécomposéesselonuneréactiondutype:
Cn(H2O)mxnC+xmH2O(1)
(cellulose)x(charbon)x(vapeur)
Note:
n=nombred'atomesdecarbonedanslamoléculedecellulose
m=nombred'atomesd'oxygènedanslamoléculedecellulose
Laréaction(1)estendothermique(elleconsommedelachaleur).Danslameuledu
charbonnier,lachaleurnécessaireàlaréactionestfournieparlacombustionpartielledu
carbone:
C+O2xCO2+x393kJ(94kcal)(2)

Lecharbondeboisest‐iluncombustiblesatisfaisant?
1991 4
Et
C+1/2O2xCO+x109kJ(26kcal)(3)
Lesréactions(2)et(3)doiventégalementfournirlespertesthermiquesversl'environnement.
Enpyrolisantdelacellulosechimiquementpureonaurait:
(C6H10O5)nx6nC+x5nH2O(4)
nx162gnx 72gnx 90g
(cellulose)(charbon)(vapeur)
Lerendement(massedecharbon/massedecellulose)=72:162=45%,etlerapport
(massdecellulose/massedecharbon)=162:72=2.25.
Ladernièreéquation(4)correspondraitàlapyrolysed'unecelluloseparfaitementsèchedans
unfourexemptd'oxygène,chaufféparunesourcedechaleurexterne.Ellen'estdoncpas
réalisablelorsdelaproductionducharbon.
Sileboispyrolysécontient50%deproduitsvolatils(méthanol,acétone,goudronsetc.)etd'eau,
lerapportdesmassespasseà4,5pour1.
Lachaleurnécessaireàlapyrolyseestessentiellementfournieparl'oxydationpartielledu
charbon‐réaction(3).Onperddoncàpeuprèslamoitiéducharbonforméetlerapportpasse
à9pour1.Enfin,unepartiedelacouronnedel'arbren'estpasutilisablepourlafabricationdu
charbon.UnrapporttechniquedelaFAOl'estimeà25%duboistotal.1Lerapportdelamasse
deboisabattusurlamassedecharbonproduitseradoncde9:0,75=12.
Onpeutenconclureque,danslespayspeudéveloppés,produisantlecharbonpardes
méthodesartisanales,ilfaudrade8kgdeboisbiensecà12kgdeboisordinairepourfabriquer
1kgdecharbon(enmoyenne10kg).2
Desvaleursinférieures,de5à6kgdeboispour1kgdecharbonnepeuventêtreobtenues
qu'enutilisantunfouràpyrolyseperfectionnédanslequellesgazsontrécupérésetl'oxydede
carbonequ'ilscontiennentestbrûlépourfournirlachaleurnécessaireàlapyrolyse.
Dansunemeuletraditionnelle,leplusgrosdelachaleurestobtenuparlaréaction(3)quiest
moinsexothermiquequelaréaction(2).
Enconséquenceilestindispensabled'oxyderbeaucoupdecharbonpourobtenirsuffisamment
dechaleur.

Lecharbondeboisest‐iluncombustiblesatisfaisant?
1991 5
Lechiffrede10kgdeboispour1kgdecharbonestdonctoutàfaitcourant.(Onaobservédans
denombreuxcasdefabricationartisanaledecharbondeboisdesrapportsencoreplusélevés).
Onconsommedonc10fois13'400kJpourobtenir1fois26’750kJsousformedecharbon.
26'750:(13'400x10)=0.2ou1/5
Les4/5del'énergiedisponibledansleboissontperdusdanslapyrolyse.
1.3. Pouvoir calorifique (PC) du charbon de bois
Lecharbondeboissecestconstituéessentiellementdecarboneamorpheetdequelques
cendresminérales,avecéventuellementunpeuleboismalcarbonisé.
Lachaleurdecombustionselonlaréaction(2)estde393kJou94kcalpour12gdecarbone,
qui,chimiquementpur,présenteraitdoncunP.C.de:
(393kJ/12g)x1000g/kg=32'750kJ/kgou(7'830kcal/kg)
Lateneurencendresvaried'uncharbonàl'autre.
Enadmettant5%,leP.C.tombe0,95x32'750=31'100kJ/kg
Cesvaleursserapportentàuncharbonde1erchoix,entièrementcarbonisé.Ontrouvesouvent
duboiscalcinésuperficiellementdanslecharbon.Danscecas,leP.C.estconsidérablement
réduit(P.C.duboissecenviron13'400kJ/kg).
D'autrepartuneproportionnonnégligeableducharbondeboisestperduelorsdes
manutentions(poudreetpetitsdéchets).
Enfin,notammentensaisondespluies,lecharbonfixeunecertainequantitéd'eauqui
augmentelepoidsmarchandmaisdiminueleP.C.(onvaperdrelachaleurnécessaireà
l'évaporationdecetteeau).
Toutescesraisonsfontqu'ilestcourantd’attribueraucharbondeboisunP.C.d’environ25'000
à26'750kJ/kg(6'000à6'400kcal/kg).
1.4. Remarque Importante
Onavuquelacombustionducharbonsefaitselonleséquations(2)et(3).Ils'établitdansle
réchaudincandescentunéquilibrechimique
CO2CO+1/2O2
Ahautetempérature(braises)cetéquilibresedéplaceversladroite.Decefaitlesgazbrûlésne
donnentpasdefumée,maiscontiennentuneproportionnotabled'oxydedecarbone,gaz
inodoreetincoloreextrêmementtoxique.Lespersonnesquirespirentdel'aircontenantde
l'oxydedecarbone,mêmeenfaibleconcentration,souffrentd'anémiecarcegazfixe