UNIVERSITE BORDEAUX 1

Département des Sciences et Techniques d’Agen : DSTA.

SCIENCES de l’ENVIRONNEMENT (SEA)

VALORISATION NON ALIMENTAIRE DE LA BIOMASSE (VNAB)

Partiel du mercredi 24 mars 2004 durée : 2 heures

1 – quelle est la problématique des biocarburants ?

Utilisez les champs d’investigation suivants : TIPP - privilèges et discrimination des pétroliers - basculements climatiques - rendement énergétique - transferts de pollution - santé & pollutions – écomobilité - indépendance énergétique – écotaxes - …..

2 - Quelle serait l'unité idéale de valorisation-dépollution de la biomasse ?

Ø Lister les équipements nécessaires en indiquant leurs caractéristiques essentielles.

Ø Lister les différents types de flux matière & énergies en indiquant leurs caractéristiques essentielles.

Ø Créer un schéma représentant les flux matières allant d'un équipement à l'autre.

3 Problème :

L'effluent d'une unité de production de furfural extrait par hydrolyse acide des rafles de maïs doit être traité avant rejet dans la nature.

Caractéristiques de l'effluent liquide

Température 100 °C

pH 2

DCO 6 g/L

Acide acétique 5 g/L

Furfural traces

Débit 720 m³/jour

Densité 1

3 - 1 On choisit de traiter cet effluent par méthanisation. Décrivez cette technique et calculez la production théorique équimolaire méthane - gaz carbonique du biogaz (BG) à partir des 5g d'a.a. (CH₃COOH).

Exprimez votre résultat en Nm³ de BG par jour.

Masses molaires atomiques en g.mol^-1 : H 1

C 12

O 16

Volume molaire à TPN = 22.4 L.mol^-1

3 - 2 Quelle est la teneur théorique en méthane de ce BG et expliquez pourquoi il s'enrichit en CH₄ ?

La question suivante est indépendante du résultat du 3 - 1 :

3 - 3 Des essais en laboratoire et en pilote industriel ont permis d'obtenir une productivité du substrat de 0,5 m³ de BG à 70% de CH₄ par kg d’acide acétique éliminée.

Evaluez la production d'énergie en :

- Nm³ CH₄ par jour

- TEP par jour

- Litre de gasoil par jour

Si le rendement d'élimination de l'acide acétique est de 80%.

3 – 4 Quelle est la pollution résiduelle ? Comment proposez vous de la traiter ?

3 – 5 Quelles sont les utilisations potentielles du méthane produit ?

3 – 6 Si le temps de séjour liquide est de 3 jours et le hold up de 10 % calculez le volume du fermenteur et sa productivité en VVJ : volume de méthane par volume de fermenteur et par jour.

Données PCI du méthane 35,83 MJ.Nm³

50,18 MJ.kg^-1

1 TEP 4,18.10⁴ MJ

1 litre de gasoil fourni 35,5 MJ

4 – Calculez les PCI des mélanges stoechiométriques de l’huile non rance et de l’huile rance (oxydée). Comparez les avec celui du gasoil qui est de 2 850 kJ.kg^-1 ?

Quelle interprétation peut-on avoir de cette comparaison ?

Données :

L’huile est assimilée à de la linoléine dont le PCI est de 37 200 kJ.kg^-1.

CH₂ – O – CO – C₁₇H₃₁

l

CH – O – CO – C₁₇H₃₁

l

CH₂ – O – CO – C₁₇H₃₁

Une mole de linoléine contient 6 doubles liaisons oxydables.

C= 12g.mol^-1 ; H = 1 g mol^-1 ; N = 14 g mol^-1 ; O = 16 g.mol^-1

21 % volumique d’O₂ dans l’air.

Démarche :

Calculez les formules brutes et les masses molaires des molécules de linoléine avant et après oxydation.

Equilibrez les équations stoechiométriques des combustions complètes des 2 molécules

Calculez les masses d’air nécessaires dans chaque cas pour une mole de linoléine.

Calculez les nombres de moles de linoléine dans 1 kg de linoléine avant et après oxydation.

Calculez les masses du mélange air huile dans les 2 cas : elles ont un PCI de 37 200 kJ.kg^-1

Considérez que le PCI de l’huile oxydée est inchangé !

Ramenez les à 1 kg de mélange stoechiométrique dans chaque cas.

Notations :

1 = 3 pts 2 = 3 pts

3 - 1 = 2 pts 3 - 2 = 1 pt 3 - 3 = 3 pts 3 – 4 = 1 pt 3 – 5 = 1 pt 3 – 6 = 2 pts

4 = 4 pts