Mélyna CHALBAZIAN Mauve DECAN Claire DEFAIX Marion DUSIC

Mélyna CHALBAZIAN
Mauve DECAN
Claire DEFAIX
Marion DUSIC
Swanny GOUSSANOU
Florian LAMBERT
Valentin MALAURY
Adèle VEXLARD Année 2012-2013

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Sommaire
Introduction ............................................................................................................... 3
Caractérisation des propriétés énergétique de la mirabelle .................... 4
Le procédé de séchage ............................................................................................ 6
Principe ................................................................................................................................................................... 6
Protocole de détermination du temps de séchage ............................................................................... 8
Résultats bruts des expériences ....................................................................................................... 8
Exploitation des résultats et interprétations .............................................................................. 9
Les valorisations des coques de mirabelle ................................................... 10
Valorisations énergétiques .......................................................................................................................... 10
La production industrielle d’énergie ........................................................................................... 10
Rendement de la cogénération ...................................................................................................... 12
La production de granulés ............................................................................................................... 13
L’utilisation de la vapeur dans un procédé industriel .......................................................... 15
Autres valorisations ....................................................................................................................................... 15
La recherche d’une molécule d’intérêt pharmaceutique ..................................................... 15
Vente des noyaux à des chaufferies ou à des grands groupes industriels .................... 15
Conclusion ................................................................................................................ 16
Remerciements ...................................................................................................... 17
Bibliographie .......................................................................................................... 18

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Introduction
La mirabelle est un fruit emblématique de la région Lorraine[1] qui bénéficie
même d’une IGP[2] (Indication Géographique Protégée) permettant de garantir sa qualité
ainsi que sa provenance. Les mirabelles sont des fruits aux nombreuses qualités
nutritionnelles[3],[4] et sont valorisées sous de nombreuses formes. Ce fruit est utilisé
dans des produits alimentaires telles que des boissons, des terrines, ou encore des
confiseries. La mirabelle a des atouts qui peuvent être également utilisés pour une
valorisation non alimentaire dans l’industrie cosmétique : l’huile issue de l’amande
permet la confection de crème hydratante par exemple et les fleurs de mirabellier sont
une matière première pour la fabrication de parfums.
Végafruits[5] est une entreprise Lorraine dont l’objectif est de valoriser la
mirabelle sous toutes ses formes. Ainsi, l’usine située à Saint Nicolas de Port, près de
Nancy, valorise 8000T de fruits par an. Cependant, un problème posé à l’entreprise est
l’utilisation des coques des noyaux de mirabelle. En effet, chaque année l’entreprise doit
payer pour se débarrasser de ces éléments encore non utilisés par l’industriel.
Dans ce contexte, Végafruits a fait appel à l’ENSAIA pour mener à bien un projet
visant à réaliser un bilan énergétique de l’entreprise dans le but de déterminer la
possibilité et éventuellement la rentabilité de la production d’énergie par combustion
des coques des noyaux de mirabelle.
Ainsi, pour répondre à la problématique posée par l’entreprise, nous avons
commencé cette étude par une recherche bibliographique afin de comprendre les
paramètres tels que les propriétés énergétiques de la mirabelle ou les procédés utilisés
dans la production d’électricité. Puis, nous avons approfondi nos recherches par des
visites et rencontres. En effet, nous avons d’abord visité l’usine de Végafruits afin de
déterminer les besoins énergétiques de l’entreprise. Nous avons évalué le type d’énergie
qui serait le plus profitable pour l’entreprise : l’usine de Saint-Nicolas de Port n’utilisant
quasiment pas de vapeur, nous nous sommes principalement intéressés à l’énergie
électrique qui permettrait d’alimenter les différentes installations telles que le tunnel de
surgélation. Par la suite, nous nous sommes rendus à Épinal pour assister à un salon,
Planet’Energy, où sont présentées les dernières innovations en matière d’énergie. Plus
tard, nous sommes retournés à Épinal afin de rencontrer un expert en combustion, M.
Yann ROGAUME.

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Caractérisation des propriétés énergétique de la mirabelle
Un matériau de combustion est plus ou moins adapté selon ses caractéristiques
physico-chimiques[6]. Nous nous sommes ainsi intéressés à quelques caractéristiques
des noyaux de mirabelle en tant que combustible : l’humidité, le pouvoir calorifique
supérieur et le pouvoir calorifique inférieur.
Le pouvoir calorifique supérieur[7] est la quantité d’énergie dégagée par la
combustion complète d’une unité de combustible, la vapeur d’eau étant supposée
condensée et la chaleur récupérée. Le pouvoir calorifique inférieur[7] est la quantité
d’énergie dégagée par la combustion complète d’une unité de combustible, la vapeur
d’eau étant supposée non condensée et la chaleur non récupérée.
D’après un rapport effectué à la demande d’Agria-Lorraine[8], les trois
caractéristiques se calculent grâce aux formules suivantes[9] :
 Le pourcentage d’humidité :
Avec :
m1 : masse initiale des noyaux de mirabelle
m0 : masse des noyaux en sortie d’étuve
T : masse du récipient contenant les échantillons
Selon la norme NF-B 51-004 la mesure du taux de l’humidité se fait à une température
T=103°C pendant 24h.
La mesure du pouvoir calorifique supérieur (PCS) est obtenu par un protocole de
mesure défini dans la norme NF M 03-005. Les mesures du PCS sont donc effectuées sur
une masse connue de noyaux en présence d’oxygène à pression de 20 bars. Pour les
noyaux de mirabelle, le PCS vaut en moyenne 22640 kJ.kg-1. Il est ensuite possible de
calculer le PCI des noyaux secs d’après la formule ci-dessous.
 Le pouvoir calorifique inférieur sec :
Avec :
PCIs, le pouvoir calorifique inférieur sec
PCS, le pouvoir calorifique supérieur sec
Xv est la chaleur latente de vaporisation de l’eau à 0° (2500 kJ/Kg)
H, le pourcentage massique en hydrogène du combustible
MH20 est la masse molaire de l’eau (18g/mol)
MH est la masse molaire de l’atome d’hydrogène. (1g/mol)

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Dans les chaufferies, les noyaux peuvent être brûlés non secs et à une teneur en
humidité variable : le pouvoir calorifique réel (ou humide) doit alors être recalculé en
tenant compte de l’humidité réelle des noyaux en fonction de la formule présentée ci-
dessous.
 Le pouvoir calorifique inférieur humide ou réel :
Avec : Hb l’humidité brut du combustible
L’étude réalisée par Mr ROGAUME à la demande d’AGRIA Lorraine nous donne
les valeurs suivantes :
Afin de mieux comprendre les caractéristiques énergétiques des noyaux de
mirabelles, nous pouvons les comparer à d’autres combustibles. Le pouvoir calorifique
inférieur du noyau sec pour le noyau de mirabelle est supérieur à celui du bois d’environ
10%. On a les équivalences suivantes :
Nous avons calculé ces grandeurs pour des noyaux que nous avions à notre
disposition : des noyaux issus de mirabelles fraîchement dénoyautées et des noyaux
ayant séché à l’air libre pendant plusieurs mois. L’humidité dans l’échantillon est
mesurée par une balance infra-rouge. La valeur du PCS prise est la valeur moyenne de
l’étude d’Agria-Lorraine. Pour nos deux échantillons de noyaux nous avons calculé le
pouvoir calorifique inférieur réel c’est-à-dire, en tenant compte de l’humidité, grâce à la
formule précédente. La quantité d’énergie que l’on peut potentiellement obtenir est
1m3 noyaux = 2m3 de plaquettes forestières = 200 litres de fuel = 0,6m3 de granulés
de bois = 200 m3 de gaz naturel soit 2000 kWh