Résultats

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

0 2 4 _Z 6 8 10

Residue (%)

F F210 F250 F290

Figure 78 : Évolution des valeurs des résidus à chaque température et du résidu global en fonction de Z, pour le robinier et avec un modèle cinétique de type B.

3.4.2.1.3 Résultats

119

La méthodologie de détermination des paramètres cinétiques par méthode inverse décrite précédemment a été appliquée à l'ensemble des données. La Figure 79 représente les valeurs des résidus (F) pour chaque échantillon (cellulose, xylane, glucomannane, lignine, robinier, épicéa et eucalyptus) avec les trois modèles cinétiques présentés dans le Tableau 24 et avec une valeur de Z=2.

Comme la perte de masse de la cellulose à 210°C est très faible (inférieur à 2%), cet essai n'a pas été pris en compte pour l'identification. En revanche, un essai supplémentaire à 270°C a été réalisé afin d'identifier les paramètres sur trois essais, permettant ainsi l'obtention de valeurs plus représentatives de la réactivité de la cellulose dans la gamme de température des essais.

0,00E+00 1,00E+00 2,00E+00 3,00E+00 4,00E+00 5,00E+00 6,00E+00 7,00E+00 8,00E+00 9,00E+00

Xylane

Glucomannane

Lignine

Cellulose

Epicéa

Robinier

Eucalyptus

A B C

Figure 79 : valeurs des résidus des modèles A, B et C pour tous les échantillons selon l'Équation 35.

Il apparait d'après ces résultats que, excepté pour la cellulose, le modèle cinétique B permet d'améliorer grandement la précision de la prédiction de la perte de masse par rapport au modèle A. En revanche, le modèle C n'apporte pas de amélioration significative par rapport au modèle B, sauf pour la lignine.

La Figure 80 représente la comparaison entre les courbes de perte de masse mesurées et simulées par les modèles cinétiques B (pour le xylane, le glucomannane, la cellulose, les trois essences de bois) et C (pour la lignine) en fonction du temps et de la température. Il est observé qu'avec les modèles en cascade, une prédiction acceptable de la perte de masse peut être obtenue.

La Figure 81 représente la comparaison entre les courbes de vitesse de perte de masse mesurées et simulées par les modèles cinétiques B (pour le xylane, le glucomannane, la cellulose et les trois essences de bois) et C pour la lignine. A l'exception de la cellulose, le gradient de perte de masse est bien représenté également dans les premières minutes, ce qui sera important ultérieurement pour réussir à bien prédire les pics de production de chaleur observés dans les mesures de flux thermique.

120

Dans la section 3.3.1.3 il avait été montré que l'hypothèse d'additivité de la perte de masse n'est pas applicable aux échantillons disponibles. Ici, nous proposons le modèle cinétique de type B comme une bonne alternative pour la prédiction de la perte de masse de la biomasse lignocellulosique. Cependant, cette approche présente l'inconvénient de devoir identifier les paramètres cinétiques pour chaque type d'essence à étudier, ce qui implique aussi la nécessité de réaliser, pour chaque biomasse, les mesures de perte de masse.

Les Tableau 28, Tableau 29 et Tableau 30 résument les valeurs des paramètres cinétiques des modèles A, B et C pour tous les échantillons.

121 numérique 210°C mesure 250°C numérique 250°C numérique 210°C mesure 250°C numérique 250°C numérique 210°C mesure 250°C numérique 250°C numérique 210°C mesure 250°C numérique 250°C mesure 290°C numérique 290°C

mesure 210°C numérique 210°C mesure 250°C numérique 250°C numérique 210°C mesure 250°C numérique 250°C numérique 210°C mesure 250°C numérique 250°C numérique 210°C mesure 250°C numérique 250°C numérique 210°C mesure 250°C numérique 250°C mesure 290°C numérique 290°C

mesure 210°C numérique 210°C mesure 250°C numérique 250°C

AWL (%pds)AWL (%pds)AWL (%pds) AWL (%pds)AWL (%pds)AWL (%pds)

AWL (%pds) numérique 210°C mesure 250°C numérique 250°C numérique 210°C mesure 250°C numérique 250°C numérique 210°C mesure 250°C numérique 250°C numérique 210°C mesure 250°C numérique 250°C mesure 290°C numérique 290°C

mesure 210°C numérique 210°C mesure 250°C numérique 250°C numérique 210°C mesure 250°C numérique 250°C numérique 210°C mesure 250°C numérique 250°C numérique 210°C mesure 250°C numérique 250°C numérique 210°C mesure 250°C numérique 250°C mesure 290°C numérique 290°C

mesure 210°C numérique 210°C mesure 250°C numérique 250°C

AWL (%pds)AWL (%pds)AWL (%pds) AWL (%pds)AWL (%pds)AWL (%pds)

AWL (%pds)

Figure 80 : comparaison modèles-mesures pour la perte de masse anhydre (a : xylane, b : glucomannane, c : lignine, d : cellulose, e : épicéa, f : eucalyptus, g : robinier).

122

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C

T°C

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C

T°C

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 270°C Modèle B 270°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C

T°C

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C T°C

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1100

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C

T°C

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C

T°C

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C

Modèle B 290°C T°C

0 0.5 1 1.5

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C

T°C

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C

T°C

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 270°C Modèle B 270°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C

T°C

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C T°C

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1100

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C

T°C

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C

T°C

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C

Modèle B 290°C T°C

Vitesse de perte de masse (%pds/min)Vitesse de perte de masse (%pds/min) Vitesse de perte de masse (%pds/min) Vitesse de perte de masse (%pds/min)

Vitesse de perte de masse (%pds/min)

Vitesse de perte de masse (%pds/min) Vitesse de perte de masse (%pds/min)

0 0.5 1 1.5

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C

T°C

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C

T°C

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 270°C Modèle B 270°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C

T°C

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C T°C

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1100

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C

T°C

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C

T°C

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C

Modèle B 290°C T°C

0 0.5 1 1.5

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C

T°C

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C

T°C

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 270°C Modèle B 270°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C

T°C

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C T°C

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1100

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C

T°C

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C Modèle B 290°C

T°C

Vitesse de perte de masse (%m/s)

Mesure 210°C Modèle B 210°C Mesure 250°C Modèle B 250°C Mesure 290°C

Modèle B 290°C T°C

Vitesse de perte de masse (%pds/min)Vitesse de perte de masse (%pds/min) Vitesse de perte de masse (%pds/min) Vitesse de perte de masse (%pds/min)

Vitesse de perte de masse (%pds/min)

Vitesse de perte de masse (%pds/min) Vitesse de perte de masse (%pds/min)

Figure 81 : Comparaison modèle-mesure pour la vitesse de perte de masse anhydre (a : xylane, b : glucomannane, c : lignine, d : cellulose, e : épicéa, f : eucalyptus, g : robinier).

123 Tableau 28 : Paramètres cinétiques du modèle A pour tous les échantillons.

Xylane Cellulose Glucomannane Lignine Robinier Eucalyptus Épicéa

A1 (s^-1) 2,9x10⁹ 6,3x10 ¹⁷ 3,9x10¹⁰ 2,4x10⁷ 4,3x10⁵ 2,8x10⁵ 4,4x10⁸

E1(kJ/mol) 129,9 230,1 147,8 114,8 102,2 100,6 136,9

A2 (s^-1) 2,9x10⁵ 4,2x10¹¹ 4,1x10⁷ 3,1x10⁵ 0,15 3,5 1,78x10⁸

E2(kJ/mol) 89,2 168,1 118,5 88,7 34,9 48,9 135,9

Tableau 29 : Paramètres cinétiques du modèle B pour tous les échantillons.

Xylane Cellulose Glucomannane Lignine Robinier Eucalyptus Épicéa

A1 (s^-1) 2,2x10⁹ 1,2x10⁸ 1,7x10¹¹ 3,45x10⁶ 4,1x10⁹ 9,3x10⁷ 1,4x10⁷

E1(kJ/mol) 121,7 233,8 153,4 102,9 133,9 119,2 113,2

A2 (s^-1) 2,7x10² 6,5x10⁹ 3x10⁷ 1,8x10⁵ 1,35x10⁷ 2,4x10³ 1,5x10³

E2(kJ/mol) 50,6 157,3 114,9 81,4 101,7 64,9 62,9

A3 (s^-1) 91,7 28,3 2,7x10³ 1,24x10⁴ 9,9x10⁵ 4,3x10⁵ 1,6x10⁶

E3(kJ/mol) 66,6 61,3 87 96,9 110 106,4 112,6

A4 (s^-1) 4,1x10⁴ 3,9x10³ 1,9x10⁵ 9,81x10³ 5,3x10^-3 5,2 7,7x10^-3

E4(kJ/mol) 89,5 80,3 99 85,9 21,3 52,3 35,5

Tableau 30 : Paramètres cinétiques du modèle C pour tous les échantillons.

Xylane Cellulose Glucomannane Lignine Robinier Eucalyptus Épicéa

A₁ (s^-1) 2,06x10⁹ 1,29x10¹⁹ 3,58x10¹² 2,6x10⁷ 3,9x10⁹ 1,7x10⁷ 1,2x10⁷

E₁(kJ/mol) 120,4 244,4 166,3 108,9 131,9 112 111,4

A₂ (s^-1) 53 6,93x10⁹ 1,19x10⁷ 2,2x10⁴ 1,2x10⁷ 628,2 1,6x10³

E₂(kJ/mol) 43 145,1 108,5 76,3 100,2 58,7 62,5

A₃ (s^-1) 2,36x10² 34,02 488,34 1,3x10⁴ 9,7x10⁵ 1,1x10⁶ 1,5x10⁶

E₃(kJ/mol) 70,3 75,8 74 86,2 108 110,1 113,1

A₄ (s^-1) 4,09x10⁴ 8,44x10³ 2,95x10⁵ 1,2x10⁴ 6,3x10^-3 15,9 7,8x10^-3

E₄(kJ/mol) 88,3 78,7 97,9 75,1 20,3 56,4 37,9

A₅ (s^-1) 1,42x10⁴ 7,9x10⁴ 1,75x10⁴ 9,6x10³ 1,3x10⁴ 1x10⁵ 5,1x10⁵

E₅(kJ/mol) 269,9 93,7 198,1 97,7 101 106,6 100

A₆ (s^-1) 7,28x10² 5,79x10⁵ 2,07x10⁴ 4,9x10³ 1,5x10⁴ 4,2x10⁴ 6,3x10⁴

E₆(kJ/mol) 48,4 101,2 205,3 84,5 90,1 513,4 78

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