III 2.2/- Caractéristiques principales du
charbon de bois
Du point de vue de la composition élémentaire,
un charbon végétal pur est principalement constitué de
carbone, d'hydrogène, d'azote et d'oxygène, avec des proportions
plus ou moins importantes selon les conditions de carbonisation. Notons que le
meilleur charbon à usage de gazéification est le charbon qui
contient le maximum de carbone. A titre indicatif, le tableau qui suit donne
quelques valeurs moyennes de a composition du charbon de bois en fonction de la
température de pyrolyse:
Tableau n°3: Composition du
charbon de bois en fonction de la température (GIRARD P.,
1985)
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Température de
carbonisation
(°C)
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Rendement sur bois
|
Composition (%)
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|
C
|
O2
|
H2
|
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200
|
91.8
|
92.3
|
1.4
|
6.3
|
|
250
|
65.2
|
70.6
|
24.2
|
5.2
|
|
300
|
51.4
|
73.2
|
21.9
|
4.9
|
|
400
|
37.8
|
82.7
|
13.5
|
3.8
|
|
500
|
33.0
|
89.6
|
6.7
|
3.1
|
|
600
|
31.0
|
92.6
|
5.2
|
2.6
|
|
800
|
26.7
|
95.8
|
3.3
|
1.0
|
|
1000
|
26.5
|
96.6
|
2.9
|
0.5
|
L'analyse chimique révèle aussi des traces de
cendres qui sont des composés inorganiques initialement contenus dans la
matière première.
La masse volumique d'un charbon de bois massif peu varier de
0,14 à 0,60 t/m3. En comparant ces valeurs à celles du
bois de départ vues précédemment, (0,25 à
1,2t/m3, on se rend compte que la densité du charbon de bois
est fortement corrélée à celle du bois de départ,
un bois dense donnant un charbon dense et un bois léger donnant un
charbon léger, avec un coefficient massique de transformation de l'ordre
de 1/2 c'est-à-dire si ?b et ?c sont
respectivement les densités du bois de départ et du charbon,
produit alors on a ?c 1/2 ?b
Un des premiers tests réalisés sur du charbon de
bois est l'indice de matière volatile. En sortie de four, le charbon de
bois est totalement sec. La reprise d'humidité au cours du temps est
relativement faible (moins de 10% sur sec à l'équilibre) et
dépend de la structure du matériau : un charbon riche en
matière volatile aura un taux d'humidité moindre. On
définit également le taux de carbone fixe qui est la proportion
de matières autres que les matières volatiles.
Tout comme pour le bois, le pouvoir calorifique du charbon de
bois est une fonction de l'analyse élémentaire en carbone
hydrogène. En pratique il est fixé à une moyenne de 32
MJ/kg (contre environ 17 MJ/kg pour le bois initial).
La chaleur spécifique d'un charbon de bois varie entre
0,82 kJ.kg-1.K-1 et 1,25
kJ.kg-1.K-1. La conductivité thermique de la
particule de charbon se situe aux alentours de 0,06
W.m-1.K-1.
Pour ce qui est des propriétés
mécaniques, un charbon de bois est plus ou moins cher, plus ou moins
favorable et plus ou moins résistant. Ces qualités
mécaniques dépendent de la nature de l'espèce d'origine et
des paramètres thermiques de fabrications (BOIZI E.,
1999).
Dans tout état de cause pour la plupart des applications
(chaleur, gazéification, etc.) les tests préliminaires standards
nous intéressant sur le charbon de bois sont principalement :
- des tests physiques (densité, friabilité, reprise
d'humidité, pouvoir calorifique)
- des tests chimiques (taux de cendre, taux de matières
volatiles, taux de carbone fixe).
Notre objectif dans l'étude de la carbonisation est
donc de pouvoir être capable de caractériser le charbon de bois
pris sur le marché de Yaoundé, celui-là même qui
nous permettra de faire des tests de gazéification en vue de la
motorisation villageoise et de l'électrification rurale. Pour pouvoir
atteindre cet objectif, il est important de connaître la technologie de
fabrication de ce charbon de bois.
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