1.2.1 La Pyrolyse De La Cellulose
La cellulose étant le principal composé de la
plupart des matériaux ligno-cellulosiques, il n'est pas surprenant que
son étude revêt un intérêt tout particulier par le
grand nombre d'articles et d'ouvrage qui lui sont consacrés [11].
Après une étape de déshydratation qui se fait avant
180°C, la pyrolyse de la cellulose commence entre 280°C et
300°C. La vitesse de perte de masse est maximale est comprise entre
310°C et 350°C, et le pourcentage de charbon est de 14% sur base
sèche [11,12]. Après la déshydratation, la perte de masse
s'accompagne d'un premier effet exothermique, suivi d'un effet endothermique,
et enfin d'un autre effet exothermique. Et les avis entre chercheurs divergent
quand à l'interprétation de ces différents effets.
F.kifani et al. disent l'effet endothermique et la contraction
de la cellulose sont dus à la dépolymérisation alors que
l'effet exothermique et la dilatation sont dus à la
polymérisation. L'exothermicité de fin de pyrolyse de la
cellulose serait due à la chaleur emmagasinée dans la structure
lors de la recombinaison et restituée après la rupture de la
structure conformément aux concepts de la mécanique de la rupture
[12]. D'après la littérature, l'effet exothermique initial
traduit les réarrangements qui se produisent dans la cellulose suite
à la déshydratation [13]. L'effet endothermique
est lié aux réactions de dépolymérisation et de
volatilisation des produits [14,15]. Quant au deuxième effet
exothermique, Beall et al 1971 estime qu'il est dû aux
impuretés contenues dans la cellulose.
Il naît donc une discussion entre ceux qui soutiennent
le fait que pour des vitesses de chauffe supérieures ou égale
à 2°C/min, le modèle intégrant plusieurs
schémas réactionnels n'est pas nécessaire pour
décrire la perte de masse de la cellulose, une réaction unique de
premier ordre avec une énergie d'activation E= 238 kJ/mol suffirait pour
la description de la dégradation [16,17] et ceux qui défendent un
schéma pluri-réactionnel [18].
1.2.2 La Pyrolyse des hémicelluloses
Les hémicelluloses sont une classe de polymères
très variés. La nature et la proportion des hémicelluloses
varient sensiblement entre les espèces, paramètre qui aura un
rôle déterminant dans le comportement du bois lors de son
traitement thermique [11]. Parmi les différentes
hémicelluloses, les xylanes sont les plus réactives et
très sensibles aux réactions de dégradation et de
déshydratation entre 200 et 260°C (Kotilainen R.
2000). Elles sont la principale source de produits volatiles et jouent
un rôle important dans les réactions d'initiation et de
propagation des réactions de pyrolyse. L'étude de la
décomposition thermique du xylane sous atmosphere d'azote
par analyse dilatométrique indique une
altération de sa structure chimique à partir de 180°C. Elle
se décompose à partir des températures faibles car sa
molécule est courte et a peu de branches [4]. La vitesse de perte de
masse passe par un maximum dans la zone de température 250-280°C,
avec production de la majorité des composés volatils
[19]. D'autres auteurs ont démontré que la
décomposition thermique du xylane ne pouvait être
modélisée par une simple réaction mais par des
mécanismes pluri-réactionnels (Koufopanos C.A. et al.
1989, Sefain M.Z et al. 1985).
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