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Le charbon a mauvaise presse et c’est tout à fait justifié. L’utilisation des ressources fossiles provoque l’accélération du changement climatique et participe à son dérèglement.

Le charbon est multiple. Il peut être issu de terre, de bois, d’os, d’hydrocarbure, etc. Celui qui nous intéresse est d’origine végétale et à contrario du fossile, pétrole, asphalte, il est une énergie renouvelable. Les herbes, les arbres, les végétaux sont des êtres vivants, qui naissent, qui poussent et qui meurent. Cette biomasse, plus ou moins bien exploitée, nous donnent la possibilité de créer du charbon neutre, sans grand impact de notre environnement.

Le charbon dit végétal, est plutôt produit à partir de déchets verts, souvent sous valorisés, voire problématique quand il faut gérer l’accroissement des décharges de nos consommations exponentielles. La carbonisation génère des gaz. La plus grosse proportion est inflammable et utilisable soit pour maintenir la pyrolyse soit pour du biogaz.

Le biochar, charbon introduit dans les terres de cultures, est aussi une possibilité d’utilisation pertinente de ce carbone.

le charbon actif est indispensable pour tous les modes d’absorption en filtrage.

Regardons les études faites sur l’impact écologique de la carbonisation en meules (traditionnelles):

La transformation du bois en charbon de bois, impact écologique.

La montée en température du bois lors de la combustion, première phase du processus, donne des gaz inflammables. A partir de 280° ces gaz vont accélérer l’élévation de la chaleur, réaction exothermique, d’une centaine de degrés. La carbonisation est effective et seule le palier des 500° permet d’obtenir un charbon riche en carbone dans la norme européenne EN 1860-2 d’un minimum de 80%. Une cuisson bien menée en meule donnera un charbon à plus de 85%. En four, avec le recyclage des gaz et une température de plus de 700°, voir 1000°, le taux peut atteindre 90 % et +.

Dans le « Guide de la carbonisation « de Briane et Doat, édisud 1985, les différents éléments produits par la carbonisation sont les suivant:
1 T de bois sec ( 20% humidité sur brut ) donne :
– 310 kg de charbon de bois. Entre 25 et 30 % de la masse initiale.
– 280 kg d’eau. Beaucoup plus avec du bois vert qui est souvent le cas les charbonniers n’ont pas le temps d’attendre le séchage.
– Fraction condensable: acide ascétique 60 kg, méthanol 25 kg, etc.
190 kg de gaz : CO2 100 kg, CO 70 kg, H2 Hydrocarbures 20 kg.

L’association européenne des charbonniers EKV, dans une étude récente fournis les chiffres suivant concernant les gaz :
Lors de la carbonisation du bois, les valeurs de gaz d’échappement suivantes ont été déterminées dans des tas de bois de hêtre et d’épicéa :

Hydrogène (H2) : de 1,4 % à 7,6
Azote (N2) : de 59,7 % à 66,2
Méthane (CH4) : de 1,7 % à 2,7
Oxygène (O2) : de 0,4 % à 3,5
Dioxyde de carbone (CO2) : de 20,6 % à 23,3
Monoxyde de carbone (CO) : de 2,9 % à 6,9

Études réalisées par le Dr. h. c. Otto Wienhaus de Tharandt, professeur de chimie végétale et d’écotoxicologie. Le bois étant une matière première renouvelable, la combustion est considérée contre « neutre en CO2 «  car ce gaz est intégré à la biomasse des forêts durables. La carbonisation libère moins de CO2 que la combustion car ce gaz est fermement lié au charbon.
Les meules grâce à leur couverture de terre, filtrent en grande partie les gaz de pyrolyse. Les gaz toxiques comme le monoxyde de carbone et la diffusion des goudrons sont limités. Les analyses ont démontré que les hydrocarbures BTEX (benzène, toluène, éthylbenzène, xylène) ne vont pas au delà de 10 m autour de la meule.

Allumage : de la vapeur d’eau essentiellement.

J’ai la « chance » d’avoir chez moi l’atelier de fabrication de l’écochar, ce charbon reconstitué en galette. Ainsi je presse chaque après midi le mélange de liant et de déchets végétaux carbonisés. le stock se constitue petit à petit et aux beaux jours, après l’alerte si tout va mieux, nous pourrons nous retrouver autour de barbecues festifs.

La production de briquettes de charbon, dites écochar, à partir de sous produits végétaux doit être considérée comme une alternative écologique.

Un charbon écolo

Notre action première a été de nous intéresser aux problématiques de l’accès à une énergie domestique pour les populations vulnérables qui utilisent quotidiennement du charbon de bois dans leurs cuisines. Cette utilisation à grande échelle génère un certain nombre de problèmes liés à la santé et à l’environnement. Charbon faiblement carbonisé, émettant un fort taux de goudrons qui se déposent sur la nourriture et qui sont inhalés. Les coupes de bois trop répétitives provoquent une déforestation même dans les mangroves.

Un charbon solidaire (Togo)

Le procédé en four à récupération des gaz, gazogène, optimise la carbonisation et garantie un taux de carbone élevé de l’ordre de 80% minimum.

L’utilisation des végétaux sans valeurs commerciales et quasi sans origine ligneuse (bois) permet d’accéder à une réserve de matière première pas ou peu exploitée.

Mais qu’en est il pour nos usages occidentaux où le charbon de bois est associé à un moment de détente autour d’un barbecue. La consommation de charbon de bois est de plusieurs centaine de tonnes/an. La France produit un tiers de sa consommation et importe le reste. L’origine des charbons de bois manque de clarté car ils transitent souvent par des intermédiaires. La lutte contre les coupes d’arbres en pays tropicaux est difficile. L’origine des bois utilisés et les conditions de travail, surtout celui des enfants, n’apparaissent pas clairement dans les déclarations des entreprises importatrices.

L’écochar, briquette de charbon végétal agglomérée, a donc sa place dans nos sociétés modernes. C’est pour ça que nous avons construit un site de carbonisation, dans un premier expérimental, et qu’un projet en cours d’un site plus élaboré va bientôt fonctionner dans la commune de Sainte Croix de Quintillargues.

Un charbon technologique et associatif

Avant de mettre en place une SCIC, société coopérative d’intérêt collectif, dans laquelle tout un chacun pourra participer, nous voulons renforcer notre association COOPDEA. Si la coopération internationale et régionale vous intéresse, bienvenue !

Contact COOPDEA https://coopdea.org/contact/

Écouter l’émission de Philippe Bertrand « Carnets de campagne » à 12:30, du 10 au 14 février ( j’ai pas la date exacte), j’ai eu le plaisir d’y être invité.

Nous avons réalisé la première cuisson avec notre four en terre.

L’ensemble des végétaux et la terre étaient gorgés d’eau suite aux grosses pluies. Malgré tout nous avons pu démarrer le feu qui a pris un peu de temps pour sécher l’ensemble.

Nous avions rempli le fût à moitié pour ce premier test. La chaleur a été extrême jusqu’à amollir le tube de cuivre du récupérateur des gaz.

Au final la cuisson c’est bien déroulée, les végétaux sont totalement carbonisés. L’injection des gaz récupérés était si forte que les flammes étaient à 10 cm des injecteurs.

Nous avons a modifier qqles parties du fût pour optimiser la manipulation.

Cette cuisson est parfaite, la série peut commencer.

C’est du bon !!
Extraction du fût
Le stock de végétaux

Avec l’ONG COOPDEA, je continue la recherche et l’expérimentation de techniques de carbonisation adaptées aux pays à faibles ressources. La capacité de nos fours gazogènes étant limitée à 60 l, nous lançons un programme de construction d’un four de 200 l.

Notre objectif est de développer des capacités supérieures de production de charbon végétal à chaque cuisson. Cette réflexion fait suite à une demande de mise en place d’un centre de production dans un camp de réfugiés de 15 000 personnes.

la base du four reste le fût métallique de 200 L qui est le contenant le plus facile à trouver quelque soit l’endroit. Il sert cette fois de chambre de carbonisation, ce qui multiplie par 3 la capacité de matière végétale à carboniser (vs 60 L).

Le fût est placé dans un four en terre argileuse. La technique de construction est celle d’une multi couches de terre-paille, terre-sable. Des matériaux disponibles partout.

Nous sommes accueillis dans le magnifique jardin potager de Kevin « Les Jardins de Fontanés »

Sous l’impulsion de Marc, une belle opération de fabrique d’écochar se déroule en ce moment au Togo. Le but est de transformer les restes de paille de riz, car il y a des rizières exploitées dans ce pays. Nous avons là un beau potentiel de matériels avec une structure innovante. La possibilité de construire les fours et le matériel nécessaire comme les presses à écochar est réelle. Pour l’instant tout les acteurs techniciens sont dans la phase d’expérimentation. Nous allons pouvoir bien développer toute la chaine de traitement des sous-produits végétaux.

Un petit séjour en Islande, les aurores boréales sont plus que rares, faut dire que le ciel ne s’y prête pas. Neige, tempête, pluie verglacée, l’azur est plutôt sombre.

J’en profite pour rester au chaud dans l’atelier est transformer le petit baril du four à carboniser. J’ai apporté des tuyaux de cuivre de 18 et des manchons et coudes à olives. En Islande le cuivre est peu utilisé en plomberie, c’est pour ça que l’été dernier j’avais eu des difficultés pour fabriquer le tuyau « gazogène ». Le remplacement parait superbe et l’augmentation du diamètre du tuyau va donner plus de gaz donc plus de combustion sous le baril.

Dehors les lupins font grise mine, tout secs (sous le pluie…). Ce serai la bonne période pour les récolter mais il faudrait un lieu de stockage pour ça.

On verra ça cet été.

 

L’ONG COOPDEA travaille en collaboration avec les élèves de 5eme année de l’école d’ingénieurs EPF à Montpellier. Dans le cadre d’un projet d’étude, les élèves étudient les différentes possibilités d’exploitation de notre système de carbonisation. L’un des buts est de produire de l’électricité en même temps que la pyrolyse.

Nous avons mis en fonctionnement le four de nouvelle génération. Les matériaux carbonisés sont des feuilles de platane qui sont à profusion en ce moment.

Les élèves ingénieurs ont pris des relevés divers. Poids de la biomasse dans le petit tonneau et celui des feuilles déposées autour pour l’allumage.

Puis tout au long de la carbonisation, captage des fumées à la sortie de la cheminée et une importante liste de prises de température dans quatre endroits et toutes les deux à trois minutes.

Nous avons réalisé deux cuissons.

Le tirage par la cheminée excentrée a parfaitement fonctionné. Le tuyau de la récupération des gaz, plus gros que les autres fois, est parfait. Il faudra le compléter par un bruleur en  sortie sous le fut pour mieux canaliser les flammes.

La première cuisson a donné pas mal d’incuits avec des feuilles, au centre, pas carbonisées. Cela vient certainement d’un tassement trop important qui a empêché la circulation de l’air chaud au travers de celles ci. C’est le même problème qu’avec du papier.

Nous avons remis a cuire l’ensemble de la première cuisson avec la deuxième complétée de nouvelles feuilles, platane et vigne vierge. La cuisson a durée 1 h avec une belle production de gaz.

Le résultat est correct avec quelques morceaux de feuilles mal carbonisés.

Résultats des tests bientôt.

Et voilà c’est fini, il nous manque juste un peu de cendre pour terminer l’isolation. Dommage, en cette période de chaleurs, du dérèglement climatique, peu de personnes font des feux de cheminée.

La technique des cendres en isolant, je l’ai apprise à la Festa Del Bosc. Des intervenants nous avaient expliqué comment construire des fours rockets. L’utilisation de ce matériau de faible prix, voir nul, permet de remplacer la vermiculite. Les deux sont des isolants moyens en performance mais le rendement est suffisant pour cette utilisation. De plus ceci nous permet de rester dans un contexte type africain où les isolants industriels sont rare est cher.

Il est pas beau…le four!

C’est parti pour la construction d’un autre four avec des futs métalliques.

Dans le cadre des activités de COOPDEA, ONG franco-africaine, le développement des techniques dites « simples » est l’objet de la réalisation de ce four, amélioré par nos expériences. Ce four a carboniser sert de référent pour une étude par des étudiants ingénieurs, de l’école ESF, sur les différents paramètres de la carbonisation avec cette technique.

Le matériel se compose d’un fut neuf de 220L à ouverture sur le haut, d’un autre fut pour la paroi intérieure et d’un petit fut de 60 l.

Mise en place de la paroi intérieure qui protège le fut extérieur des flammes et limite la rouille. La double paroi sera remplie de cendres qui serviront d’isolant thermique.

Le fond est doublé avec une trappe de nettoyage.

Le capot est aussi doublé et a remplir de cendres. A droite le couvercle de la trappe du fond.

Découpe des deux parois pour ouvrir une fenêtre dit « pédagogique » car elle permet de voir les gaz récupérés en train de bruler.

Mise en place d’une cheminée par l’arrière. La manipulation du couvercle s’en trouve facilité.

Reste a placer le tube de la cheminée et trouver un grand volume de cendres (merci Martine et Gis).

Dans une semaine, ce four sera opérationnel et les étudiants vont l’ausculter avec des prises de températures dans différentes parties. Nous allons savoir a combien monte la température dans le petit four.