Note publique d'information : La gazéification de la biomasse est l'une des voies de valorisation parmi les plus
intéressantes pour cette source d'énergie renouvelable le plus répandue. Ce processus,
réalisé en lit fluidisé à haute température (800-900ʿC), permet d'obtenir le gaz de
synthèse (principalement H2 et CO) cependant celui-ci contient des sous-produits indésirables
: CH4 et goudrons. Leur élimination catalytique, étape clé du procédé, permet à la
fois de purifier le gaz et d'augmenter la quantité d'H2 produit.Ce travail décrit
les étapes de développement d'un catalyseur de vapogazéification de la biomasse, fonctionnant
en lit fluidisé, efficace pour le reformage des goudrons et du méthane. Pour cela
nous avons intégré le nickel à l'olivine naturelle (Mg0,9Fe0,1)2SiO4.Les caractérisations
par différentes techniques (DRX, TPR, MEB, MET, Mössbauer) ont montré, qu'au cours
de la calcination sous air, l'oxydation de l'olivine conduit au rejet de sa structure
d'une partie du fer II avec formation d'oxydes de fer III.Les catalyseurs Ni/olivine
sont obtenus par imprégnation de l'olivine avec une solution aqueuse de sel de nickel,
suivie d'une calcination sous air conduisant à la réaction entre NiO et l'olivine
avec formation d'une solution solide NiO-MgO greffée à la surface du support garantissant
la résistance à l'attrition. L'activité des catalyseurs a d'abord été étudiée en lit
fixe en reformage du méthane au CO2 et puis en vaporeformage des goudrons en utilisant
le toluène comme composé modèle. Pour ces deux réactions, le système optimisé a montré
une grande activité et une sélectivité élevée en gaz de synthèse mais aussi une grande
stabilité. Celle-ci est expliquée à la fois par la présence de NiO-MgO à la surface
de support olivine et par la formation d'alliages Ni-Fe permettant de limiter fortement
la formation de carbone garantissant une longue durée de vie du catalyseur.Finalement,
le catalyseur a été préparé à grande échelle (100 kg) et son efficacité a été confirmée
en vapogazéification de la biomasse dans un réacteur pilote de 100kWth à lit fluidisé
permettant d'envisager son utilisation à l'échelle industrielle.
Note publique d'information : Biomass gasification is one of the most interesting ways to valorize this widely accessible
source of renewable energy. This process, realized in fluidized bed at high temperature
(800-900ʿC), permits to obtain syngas (mainly H2, and CO) which contains however the
unwanted sub products CH4 and tars. Their catalytic elimination is the key step of
the process and permits to clean up the product gas as well as to increase the quantity
of H2 produced.This work describes the development of a catalyst for steam gasification
of biomass, designed for fluidized bed, and active for tar and methane reforming.
For this we have integrated Ni with natural olivine (Mg0,9Fe0,1)2SiO4.Characterization
by different techniques (XRD, TPR, SEM, TEM, Mössbauer) showed that during calcination
in air, oxidation of olivine leads to a rejection of part of iron (II) from its structure
with formation of iron (III) oxides.The catalysts Ni/olivine are obtained by wet impregnation
of olivine with an aqueous solution of nickel salt, followed by calcination which
leads to a reaction between NiO and olivine. This results in formation of a NiO-MgO
solid solution grafted on the support surface and assuring attrition resistance.The
catalytic activity was firstly studied in fixed bed in dry reforming of methane, then
in steam reforming of tars with toluene as model compound. For both reactions the
optimized system showed high activity and selectivity for syngas as well as an excellent
stability explained by the presence of the NiO-MgO on the support surface and by formation
of Ni-Fe alloys permitting to limit strongly carbon formation and providing long life
for the catalyst.Finally the catalyst preparation was scaled-up to 100 kg and its
efficacy was confirmed in biomass steam gasification in 100kWth fluidized bed reactor
permitting to envisage its industrial use.
paprika.idref.fr
data.idref.fr
Documentation
