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Vers les carburants nationaux : Le charbon roux

V. Charrin, la Revue Scientifique N°5 — 15 mai 1938

Mis en ligne par Denis Blaizot le mercredi 31 mai 2017

Dans une précédente note, la Revue Scientifique (juillet 1937) a donné toutes indications touchant la fabrication du charbon de bois et a laissé entrevoir la publication de quelques renseignements complémentaires sur le charbon incomplètement carbonisé, auquel on a donné le nom de charbon roux.
Le charbon roux est né des recherches faites par le Professeur Dupont, à ce moment, doyen de la Faculté des Sciences de Bordeaux, et, en même temps, directeur de l’Institut du Pin, pour pallier à notre pauvreté en carburants liquides, par le bois dont nous disposons en quantité pratiquement illimitée.
Dans une étude intitulée « Le Bois carburant », publiée en 1930, dans la revue Chimie et Industrie, M. le Professeur Dupont écrit ce qui suit au sujet de l’emploi dans les gazogènes du bois et de son dérivé le charbon de bois : « Le bois peut être directement utilisé dans les gazogènes à moteurs. Il a des partisans fervents et certaines firmes fabriquent des gazogènes à bois qui ont fait leurs preuves sur les camions ou tracteurs. Ces gazogènes doivent être ici à flamme renversée, afin que les produits de distillation du bois passent sur les charbons incandescents du foyer. L’eau et le gaz carbonique donnent, dans ces conditions, de l’oxyde de carbone et de l’hydrogène, et les goudrons produits par la distillation du bois subissent un cracking qui concourt à élever le pouvoir calorifique du gaz.
Les avantages que présente le bois sur le charbon sont les suivants :
1° La manipulation du bois découpé en morceaux est propre ; elle ne présente pas les défauts de celle du charbon. L’emploi du bois évite l’agglomération coûteuse nécessaire avec le charbon ;
2° Le bois est beaucoup plus économique que le charbon, puisque non seulement il faut dépenser des calories pour préparer celui-ci à partir du bois, mais encore le pouvoir calorifique du charbon n’est guère supérieur à la moitié de celui du bois sec qui lui a donné naissance ;
3° Enfin, le gaz fourni par une bonne gazéification a, pour les raisons signalées ci-dessus, un pouvoir calorifique supérieur à celui du gaz de charbon et son rendement au moteur est meilleur.
Malheureusement, ce dernier avantage n’est réel qu’avec des bois très lignifiés et très secs. Avec un bois blanc ou riche en eau, on obtient un gaz à faible pouvoir calorifique, parce que la vapeur d’eau produite par la distillation du bois est trop abondante et abaisse trop la température du gazogène.
Dans la pratique, on ne peut donc utiliser que des bois durs et bien secs.
Un autre reproche que l’on fait au bois, c’est de produire au moment des arrêts du moteur, un afflux de vapeurs et de gaz, provenant de ce que la distillation du bois se poursuit. Ces vapeurs risquent d’encrasser les tubes ou le moteur lui-même.
Enfin, il nous a semblé que la réalité se trouverait peut être dans une demi-mesure : un bois ayant subi un début de distillation, à une température suffisante pour éliminer du bois l’eau d’hydratation et une partie de l’eau de constitution, du gaz carbonique et du pyroligneux qui se dégagent au début, mais insuffisamment poussée pour rendre le charbon friable et lui enlever ses gaz riches qui se dégagent pendant la dernière partie de la décomposition.
En somme, nous avons cherché à voir si les charbons roux, obtenus à des température convenables, ne réunissaient pas les avantages du bois et du charbon, en évitant, une partie au moins, de leurs inconvénients respectifs. »
Depuis la date où a été faite cette étude, l’utilisation du gaz pauvre s’est quelque peu précisée, en même temps qu’elle a pris une plus grande extension ; on admet aujourd’hui, d’une façon à peu près unanime, que le gazogène destiné à la traction des véhicules doit être alimenté de préférence au charbon de bois, à cause du manque de place pour les appareils et pour le stockage des réserves de combustible ; par contre, les appareils fixes auront avantage, la plupart du temps, à fonctionner directement au bois. Comme on le voit, c’est une question de commodité plutôt que de pouvoir calorifique et de rendement, qui fait adopter le bois ou le charbon de bois.
Quant au produit intermédiaire, le charbon roux, qu’on peut appeler tout aussi bien bois torréfié, il ne se fabrique pas encore industriellement et ne semble pas avoir fait beaucoup de progrès depuis la thèse du Professeur Dupont.
Celui-ci, à la suite de nombreuses expériences qui avaient un caractère semi-industriel, puisqu’elles étaient faites dans des fours et gazogènes à petite échelle, constata tout d’abord que dans le charbon de bois bien cuit, dont le pouvoir calorifique atteint près de 8000 calories (soit environ une fois et demie celui du bois vert), on ne retrouve plus que 60% des calories du bois initial sec.
Il constata ensuite que le bois soumis à la carbonisation conservait à peu près toutes ses calories jusqu’à 275° et qu’il y avait chute brusque pendant la décomposition exothermique qui suivait. En dessous de 275°, il se dégage surtout de l’eau, peu d’acide, peu de pyroligneux et peu de gaz ; au delà de 400°, n’apparaissent plus que des gaz riches en hydrocarbures à pouvoir calorifique élevé.
Le Professeur Dupont consigna comme suit les principales observations qu’il avait faites :
a) Le rendement calorifique, par kilogramme de
combustible, va en décroissant depuis le charbon distillé à haute température jusqu’au bois ;
b) le rendement calorifique par kilogramme de bois sec initial passe par un maximum, pour le charbon distillé à 275°. Ce maximum est égal au double du rendement calorifique du gaz donné par le charbon distillé à 550° ;
c) le volume de gaz donné par un même volume de combustible est maximum pour le charbon distillé à 275° ;
d) les gaz qui proviennent des charbons distillés à haute température contiennent un peu plus d’oxyde de carbone que ceux fournis par les charbons distillés à basse température et par le bois. Au contraire, le pourcentage en hydrogène est plus faible, en sorte qu’il y a compensation et que le pouvoir calorifique est essentiellement le même ;
e) les volumes de gaz par kilogramme de charbon et par kilogramme de bois sec initial suivent la même loi que les rendements calorifiques ;
f) le volume de liquide condensé dans le réfrigérant augmente régulièrement depuis le charbon distillé à 550° jusqu’au bois. L’acidité de ce liquide est un peu plus faible pour le charbon distillé à haute température et pour le charbon à 275°, mais l’expérience montre que la plus grosse partie de l’acide acétique est détruite par passage sur le charbon incandescent. Le poids d’acide acétique qui passe est deux fois moindre pour le bois distillé à 275° que pour le bois à 15% d’humidité.
De ce qui précède, le charbon de bois distillé entre 275° et 300° aurait des propriétés réellement avantageuses surtout pour son emploi à la production du gaz pauvre. Il serait même, théoriquement au moins, la forme la plus économique du carburant.
On pourrait établir entre le bois torréfié et le charbon de bois habituel, la même comparaison qu’entre le semi-coke et le coke, avec cette différence, toutefois, que ce sont surtout les éléments inertes du bois qui ont disparu dans le bois dont la carbonisation n’a été poussée qu’à 300°.
Il est regrettable que la production ne s’en soit pas développée ; on parle bien de fours spéciaux, se qui construiraient aussi bien en maçonnerie pour les installations fixes, qu’en chemises métalliques, pour le travail en forêt, dont la mise au point serait complètement achevée. Souhaitons qu’ils entrent en œuvre bientôt, le nombre des gazogènes en service étant dès maintenant assez élevé pour absorber de grandes quantités de bois torréfié, si réellement celui-ci amène les avantages dont nous venons de parler. Il semblerait normal que dans ces fours, on carbonise du bois façonné au préalable, de façon à éviter le concassage après cuisson, toujours onéreux sous tous les rapports.
Comme corollaire de sa thèse, le professeur Dupont a abordé les moyens d’accroître le pouvoir calorifique du charbon roux, de façon à le rapprocher de celui des agglomérés ou même de celui de l’essence ; il en a préconisé deux : l’imprégnation et la distillation sélective du bois.
L’imprégnation du bois avant distillation par un liquide organique à haut point d’ébullition, doit certainement donner des résultats appréciables, mais outre la complexité de l’opération, il y a encore une question de prix de revient qu’il ne faut pas perdre de vue. Dans toutes ces questions de carburants de remplacement, il ne faut pas oublier que seule, une différence marquée sur le coût de la marche à l’essence, pourra en motiver la diffusion.
Quant à la distillation sélective, avec des catalyseurs qui peuvent être des alcalis, des acides ou des sels, les résultats n’en sont encore que purement théoriques.
Il nous semble d’ailleurs, qu’avant d’aller plus loin, faudrait d’abord demander au charbon roux les bénéfices que cette innovation semble devoir apporter au pays.
V. Charrin

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