VALORISATION DES BALLES DE RIZ :

(1)

&&&&&

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

&&&&

UNIVERSITE D’ABOMEY- CALAVI (UAC) &&&&

ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY-CALAVI (EPAC) DEPARTEMENT : Génie Mécanique et Energétique (GME)

OPTION : Machinisme Agricole (MA)

RAPPORT DE FIN DE STAGE POUR L’OBTENTION DU DIPLOME DE LICENCE PROFESSIONNELLE

Rédigé par : Sous la Supervision de : Bonaventure A. FAGNON Dr. Ir. Roger AHOUANSOU

Présenté publiquement devant le jury composé de :

3

^e

Promotion/Machinisme agricole Thème :

VALORISATION DES BALLES DE RIZ : ETUDE ET CONCEPTION D’UNE PRESSE DE DENSIFICATION

DE LA BALLE DE RIZ.

Année Universitaire: 2013 – 2014

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(2)

Bonaventure A. FAGNON Machinisme Agricole/ 2013-2014 Page i

DEDICACE

Je rends grâce à Dieu et je dédie ce document : A Dieu le miséricordieux ;

A mon père et ma feue maman, qui m’ont appris à cultiver l’esprit de persévérance et d’excellence ; qu’ils reçoivent l’expression de ma profonde gratitude.

A mes frères et sœurs, qu’ils continuent de cultiver l’esprit de combativité dans la vie.

A mes cousins et cousines, en particulier AKAKPO Albert, AKAKPO Germain, AKAKPO Florent pour leur amour et soutien indéfectible.

A tous mes camarades de promotion, en particulier : Paul, Richard, Assani, Mathieu, Lydie, Arsène, Ghislain, Amed, Ardy, Olatoundji, Pascal, Wesley et Narcisse.

A tous mes oncles et tantes en particulier : FANGNON Affiwa, Sossou Béatrice, AWE Philomène, FANGNON Jules, FANGNON Blandine, SOSSOU Lavata pour leur sens de solidarité familiale.

A tous ceux qui œuvrent inlassablement à la réussite de mes études, que Dieu les comble de bonheur et de joie de vivre !!!

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Bonaventure A. FAGNON Machinisme Agricole/ 2013-2014 Page ii

REMERCIEMENTS

La réalisation du présent document a été possible grâce à Dieu, aux appuis et à la contribution de plusieurs personnes. Il nous est agréable de leur témoigner notre reconnaissance et de leur adresser nos vifs remerciements pour leurs efforts combien inestimables à la réussite de notre étude. Nos remerciements s’adressent à tout le corps enseignant de l’EPAC pour l’encadrement technique et scientifique reçu au cours de notre formation et particulièrement à :

 Dr. Ir. Roger H. AHOUANSOU, notre maître de mémoire qui a accepté de conduire notre mémoire, et dont la disponibilité, la rigueur, l’esprit critique nous ont beaucoup édifié dans l’élaboration de ce rapport ;

 Dr. Ir. Gédéon CHAFFA, responsable du département Génie Mécanique et Energétique qui s’est battu pour nous garantir une bonne formation ;

 Dr. Ir. Paul HOUSSOU, Directeur du Programme de Technologie Agricole Alimentaire qui a accepté de nous accueillir dans son unité et à tout le personnel du PTAA ;

 A tous les enseignants du département de Génie Mécanique et Énergétique, pour tout le travail considérable abattu dans le cadre de notre formation et pour l’ambiance très détendue qu’ils ont toujours su entretenir ;

 Tout le corps enseignant de l’EPAC, pour leur contribution à notre formation ;

 A tous les techniciens de l’Unité de Recherche et de Formation en Machinisme Agricole de Niaouli, Messieurs Patrick OUANDJI et Gero YADOULETON

 Les membres du jury, pour avoir bien voulu juger ce travail.

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Bonaventure A. FAGNON Machinisme Agricole/ 2013-2014 Page iii

Par ailleurs, nous tenons à ce que tous nos parents et amis trouvent ici le témoignage de notre sincère reconnaissance et de notre profonde gratitude pour leur amour et leur soutien indéfectible.

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Bonaventure A. FAGNON Machinisme Agricole/ 2013-2014 Page iv

RESUME

L’objectif global de notre étude est de mettre à la disposition des populations rurales, une technologie de valorisation énergétique des balles de riz (résidus du riz paddy après décorticage) pour pallier au problème de La déforestation et la désertification qui prennent de l’ampleur dans les pays tropicaux et dont parmi les causes principales de la déforestation, figure la production de combustibles ligneux (bois et charbon). De plus, au Bénin la promotion de la riziculture a été perçue depuis les années 60 comme une nécessité. Depuis cette période, les plans de développement économique et social mettaient déjà en exergue que le Bénin « peut produire sur son sol non seulement de quoi satisfaire les besoins de sa consommation en riz, mais encore une partie des besoins de ses voisins, notamment le Nigéria ». La réalisation de cet objectif pousse le Bénin à produire des tonnes de riz chaque année. Le décorticage du riz, lorsqu’il est fait dans les rizeries industrielles du Bénin donne des balles de riz qui ne sont pas valorisées. C’est ainsi que notre étude se veut aussi de disposer des informations sur la densification des balles de riz à haute pression afin de fabriquer à haute pression des briquettes de balles de riz (briquettes de biomasse ou biocombustibles solides) en se servant d’une presse motorisée à haute pression.

Mots clés : Briquettes, balles de riz, biomasse et énergie

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Bonaventure A. FAGNON Machinisme Agricole/ 2013-2014 Page v

ABSTRACT

The overall objective of our study is to make available to the rural population, energy recovery technology of rice husk (paddy rice residues after shelling) to address the problem of deforestation and desertification are growing in tropical countries and which are major causes of deforestation include the production of wood fuels (wood and coal). In addition, Benin promoting rice was seen since the 60s as a necessity. Since then, economic and social development plans already put emphasize that Benin "can produce on its soil not only enough to satisfy the needs of its rice consumption, but some of the needs of its neighbors, notably Nigeria ". Achieving this goal pushes Benin to produce tons of rice each year. Husking rice, when done in industrial mills of Benin gives the rice husks that are not valued. Thus, our study also aims to have the information on the densification of high pressure rice husks to manufacture high pressure rice husk briquettes (biomass briquettes or solid biofuels) using a High pressure motorizedpress.

Keywords: Briquettes, rice husks, biomass and energy

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Bonaventure A. FAGNON Machinisme Agricole/ 2013-2014 Page vi

TABLE DES MATIERES

DEDICACE ... i

REMERCIEMENTS ... ii

RESUME ………....iv

ABSTRACT ... v

TABLE DES MATIERES ... vi

LISTE DES SIGLES ET DES ABREVIATIONS ... x

LISTE DES FIGURES ... xii

LISTE DES PHOTOS ... xiii

LISTE DES TABLEAUX ... xiv

NOMENCLATURES ... xv

INTRODUCTION ... 1

PREMIERE PARTIE : ... 3

1. Généralités ... 4

1.1. Généralités sur la biomasse ... 4

1.2. Généralités sur le riz ... 5

1.2.1. Description et caractéristiques du riz ... 5

1.3. Bref aperçu de la culture du riz au Bénin ... 6

1.3.1. Les potentiels rizicoles du bénin ... 7

1.3.2. Situation de la production rizicole béninoise ... 8

1.3.2.1. Evolution de la production ... 8

1.3.2.2. Les prévisions jusqu’en 2018 ... 9

1.4. Potentiel en balle de riz ... 9

1.4.1. Le traitement manuel du paddy ... 9

1.4.2. Usinage industriel du paddy ... 9

1.5. Situation actuelle de la balle de riz. ... 10

1.5.1. Description de la balle de riz ... 10

1.5.2. Composition Chimique ... 11

1.5.3. Pourvoir calorifique ... 12

1.5.3.1. Définition ... 12

(8)

Bonaventure A. FAGNON Machinisme Agricole/ 2013-2014 Page vii

1.5.3.2. Pouvoir calorifique de la balle et de quelques combustibles

d’origine fossile et végétale ... 13

1.6. Les applications des balles de riz dans le monde et l’état de valorisation des balles de riz au Bénin ... 14

1.6.1. Les applications des balles de riz dans le monde... 14

1.6.2. Etat de valorisation des balles de riz au Bénin ... 14

1.6.2.1. Eléments fertilisants ... 15

2. La densification de la biomasse ... 15

2.1. La matière première ... 16

2.1.1. Les résidus agricoles et agro-industriels ... 17

2.1.2. Les résidus forestiers ... 19

2.2. La chaine de densification ... 20

2.2.1. Préparation des résidus... 20

2.2.2. Principe de la densification ... 21

2.2.3. Les différentes filières de la densification ... 21

2.2.3.1. Filière industrielle ou système à hautes pressions ... 22

2.2.3.2. Filière intermédiaire ou système à moyennes pressions ... 22

2.2.3.3. Filière manuelle ou systèmes à basse pression ... 23

2.3. Caractéristiques générales des produits densifiés ... 23

2.3.1. Dimensions ... 23

2.3.2. Densité ... 24

2.3.1. Le taux d’humidité ... 25

DEUXIEME PARTIE : ... 26

3. Présentation de la structure de provenance (l’EPAC) et d’accueil ... 27

3.1. Présentation de la structure de provenance (l’EPAC) ... 27

3.1.1. Historique ... 27

3.1.2. Encrage de l’EPAC au sein de l’UAC ... 27

3.1.3. Vocation de l’EPAC... 27

3.2. Présentation de la structure d’accueil... 28

3.2.1. Présentation de l’URFMAN ... 28

3.2.2. Situation géographique de l’URFMAN ... 29

3.2.3. Mission de l’URFMAN ... 29

3.2.4. Références techniques ... 30

3.2.5. Travaux effectués ... 31

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Bonaventure A. FAGNON Machinisme Agricole/ 2013-2014 Page viii

4. Etude et conception d’une presse de densification à balle de riz ... 34

4.1. Caractérisation physique et mécanique de la balle de riz et du bois du teck ... 34

4.1.1. Matériels et méthodes ... 34

4.1.1.1. Matériel ... 34

4.1.1.2. Méthodes ... 35

4.2. Résultats et discussions ... 38

4.2.1. Caractérisation des coques de riz et du teck ... 38

4.2.1.1. Masses et teneur en eau ... 38

4.2.1.1. Coefficient de frottement de la balle de riz et force de brisure du bois de teck ... 39

4.3. Etude de la structure de la machine ... 40

4.3.1. Esquisse de la machine proposée ... 40

4.3.2. Fonctionnement ... 41

4.3.3. Description de la machine ... 41

4.3.3.1. Proposition de la machine ... 41

4.3.3.2. Les composants de la presse ... 41

4.4. Dimensionnement des différentes pièces de la presse ... 44

4.4.1. Détermination des dimensions de la cage et du diamètre de l’axe de la vis ... 44

4.4.1.1. Longueur de la cage ... 44

4.4.1.2. Détermination du diamètre de l’axe de la vis ... 45

4.4.1.3. Diamètre intérieur de la cage ... 46

4.4.1.4. Nombre de spires au niveau de la vis ... 48

4.4.2. Calcul de la charge engendrée par le produit dans la cage ... 48

4.4.2.1. Détermination de la charge par unité de volume ... 48

4.4.2.2. Volume intérieur de la cage dans chaque zone ... 49

4.4.3. Dimensionnement des filets ... 52

4.4.4. Calcul du couple nécessaire ... 54

4.4.5. Calcul de la puissance théorique ... 55

4.4.6. Etude cinématique ... 56

4.4.6.1. Choix du moteur ... 56

4.4.6.2. Description de la Chaine cinématique ... 56

4.4.6.3. Puissance théorique du moteur Pmth ... 57

4.4.6.4. Détermination des diamètres moyens des poulies et du nombre de dents des roues ... 58

4.4.6.5. Calcul des vitesses ... 59

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Bonaventure A. FAGNON Machinisme Agricole/ 2013-2014 Page ix

4.4.6.6. Détermination de la puissance sur chaque arbre ... 60

4.4.6.7. Calcul du couple sur chaque arbre ... 60

4.4.7. Etude dynamique ... 62

4.4.7.1. Choix et calcul de la courroie de la première réduction ... 62

4.4.7.1.1. Choix de la courroie ... 62

4.4.7.1.2. Choix de la section ... 63

4.4.7.1.3. Calcul de la courroie ... 64

4.4.8. Calcul de l’engrenage... 69

4.5. Calcul des arbres ... 73

4.6. Calcul et choix des roulements ... 88

4.6.1. Choix des roulements ... 88

4.6.2. Calcul des roulements ... 89

4.6.3. Montage des roulements ... 91

4.6.4. Etancheité ... 92

4.6.5. Choix des épaisseurs ... 93

4.6.6. Lubrification ... 93

4.7. Calcul des clavettes ... 94

4.8. Détermination du diamètre de l’axe de la vis d’Archimède ... 95

4.9. Epaisseur du tôle de la cage ... 97

4.10. Maintenance et entretien ... 99

4.11. Estimation du coût de la machine ... 101

CONCLUSION ... 102

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ... 103

ANNEXES ... 105

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Bonaventure A. FAGNON Machinisme Agricole/ 2013-2014 Page x

LISTE DES SIGLES ET DES ABREVIATIONS

UAC : Université d’Abomey – Calavi

EPAC : Ecole Polytechnique d’Abomey – Calavi GME : Génie Mécanique et Energétique

URFMAN : Unité de Recherche et de Formation en Machinisme Agricole de Niaouli

PTAA : Programme Technologies agricoles alimentaires INRAB : Institut National de la Recherche Agricole du Bénin FAO : Food and Agricultural Organization

FCFA : Francs de la Communauté Financière Africaine

SNDR : Stratégie Nationale de Développement de la Riziculture MS : Matière Sèche

MOS : Matière Organique Sèche

oC : Degré Celsius Cm : Centimètre g : gramme Kcal : Kilocalorie m : mètre

Kg : Kilogramme m3

: mètre cube mm : millimètre h : heure

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Bonaventure A. FAGNON Machinisme Agricole/ 2013-2014 Page xi

% : Pourcent Wh : Wattheure KWh : Kilowattheure Tr/min : Tour par minute Pa : Pascal

Rad : Radian S : seconde

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Bonaventure A. FAGNON Machinisme Agricole/ 2013-2014 Page xii

LISTE DES FIGURES

Figure 2 : presse à vis cylindrique et presse à vis conique (source : CDI et CRA,

1993). ... 22

Figure 3 : Encrage de l’EPAC au sein de l’UAC ... 27

Figure 4 : Plan de situation géographique de l’URFMAN ... 29

Figure 5 : Esquisse de la machine ... 40

Figure 6 : Schéma du développement d’un filet ... 44

Figure 7 : Schéma illustrant les sollicitations des filets ... 52

Figure 8 : Isolement de la dent ... 52

Figure 9 : Schéma illustrant les sollicitations d’une vis d’Archimède ... 54

Figure 10 : Schéma de la chaine cinématique ... 56

Figure 11 : Schéma de transmission par courroie ... 64

Figure 12 : Bilan des forces dans les brins ... 66

Figure 13 : Schéma de la transmission avec les actions sur les poulies ... 74

Figure 14 : Modélisation des forces sur la roue creuse et la vis sans fin ... 75

Figure 15 : Dessin d’une clavette ... 94

Figure 16 : Illustration des contraintes agissantes sur les blocs ... 96

Figure 17 : Illustration de l’étranglement conique ... 97

Figure 18 : Pression s’exerçant sur la tôle ... 98

(14)

Bonaventure A. FAGNON Machinisme Agricole/ 2013-2014 Page xiii

LISTE DES PHOTOS

Photo 1 : balle de riz stockée derrière l’usine et non valorisée (usine de Glazoué)

... 11

Photo 2 : Deux types de presses manuelles à levier ... 23

Photo 3: Le chariotage sur le tour ... 32

Photo 4: Le sciage de fer rond ... 32

Photo 5: Le découpage de tôle noir ... 32

Photo 6: Réalisation de grille ... 32

Photo 7 : pulvériseur ... 32

Photo 8 : Gyrobroyeurs ... 32

Photo 9: Egreneuse de maïs ... 32

Photo 10 : Echantillon de la balle de riz et du bois du teck ... 34

Photo 11 : Prise de la masse ... 35

Photo 12 : Dispositif de détermination du coefficient de frottement ... 37

Photo 13 : Dispositif de détermination de la charge de brisure ... 37

Photo 14 : Vue en perspective de la presse ... 41

Photo 15 : La trémie ... 41

Photo 16 : La cage ... 42

Photo 17 : Le châssis ... 42

Photo 18 : La vis d’Archimède ... 43

Photo 19 : Le réducteur de vitesse ... 43

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Bonaventure A. FAGNON Machinisme Agricole/ 2013-2014 Page xiv

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Répartition par région du potentiel en bas-fond au bénin ... 7

Tableau 2 : Evolution de la production du riz paddy au Bénin de 1997 à 2010. .. 8

Tableau 3 : Comparaison des pourcentages de balle obtenus avec du paddy ordinaire et paddy étuvé. ... 10

Tableau 4 : Analyse chimique de la balle de riz ... 11

Tableau 5 : PCI de quelques combustibles d’origine fossile et combustible ... 13

Tableau 6 : Composition chimique des cendres ... 15

Tableau 7 : Répartition de la biomasse produite par type de production ... 18

Tableau 8 : Production potentielle mondiale de bois, de fibres de récupération ou non ligneuse et autres sources de combustibles provenant des forets, prévues en 2010. ... 20

Tableau 9 : Dimensions de quelques produits densifiés ... 24

Tableau 10 : Densité des produits densifiés ... 25

Tableau 11 : Taux d’humidité et masse de la balle et du teck ... 38

Tableau 12 : Volume spécifique, volume réel, masse volumique spécifique et masse volumique réelle de 150g de balle de riz et du bois de teck .. 38

Tableau 13 : Angle au repos et coefficient de frottement de la balle de riz et l’effort de brisure du bois de teck ... 39

Tableau 14 : Tableau récapitulatif des paramètres cinématiques ... 62

Tableau 15 : Tableau récapitulatif des caractéristiques de l’engrenage... 73

Tableau 16 : Estimation du coût de la machine ... 101

(16)

Bonaventure A. FAGNON Machinisme Agricole/ 2013-2014 Page xv

NOMENCLATURES

Symboles Description Unité

Vs Volume spécifique ml

Vr Volume réel ml

M Masse g

mo Masse initiale g

Α Angle °

Masse volumique Kg/m³

Pa Poids de l’arbre N

g Pesanteur N/Kg

C Couple N.m

P Puissance KW

L Longueur de la courroie mm

Angle d’enroulement °

F_t Force tangentielle N

S Coefficient de sécurité _

P1 Réaction d’appui N

P2 Réaction d’appui N

T(x) Effort tranchant N

M (x) Moment fléchissant N/m

I0 Moment quadratique N.m

M_T Moment fléchissant maximal N/m

F_r Ft

Effort radiale Effort tangentiel

N N

Durée de vie Heures

Bs Base sèche %

(17)

Au Bénin, les combustibles domestiques se composent de bois de feu, du charbon de bois et du gaz butane destinés à la cuisson des repas dans les ménages et dans la restauration. Les combustibles ligneux (bois de feu et charbon de bois) représentent 59,4% de la consommation nationale de combustible (MEE, 2010). Ils satisfont en grande partie des besoins énergétiques des familles. Cette forte consommation de combustibles ligneux a des conséquences graves qui se traduisent par la dégradation des ressources forestières.

Dans les grands centres urbains comme Cotonou et Porto-Novo, la demande en bois de chauffe devient de plus en plus importante du fait des facteurs comme la croissance démographique, la faiblesse des revenus et des coûts élevés de substituts comme le gaz. Tout cela contraint la population béninoise, dont environ 70 % vit en milieu rural (MEE, 2008), à se rabattre sur les combustibles domestiques (feu de bois, charbon de bois, résidus agricoles et les déchets d'animaux) pour la satisfaction de leurs besoins énergétiques. Face à ces enjeux de développement durable, il s'est avéré nécessaire de mettre en place au profit des populations rurales et urbaines, de nouvelles technologies qui économiseraient plus l'énergie du combustible bois de feu.

Au regard des enjeux du développement durable, il est plus que jamais nécessaire de trouver une solution économique et sociale viable au problème de bois-énergie par la valorisation des résidus agricoles. De plus, au Bénin la promotion de la riziculture a été perçue depuis les années 60 comme une nécessité. Depuis cette période, les plans de développement économique et social mettaient déjà en exergue que le Bénin « peut produire sur son sol non seulement de quoi satisfaire les besoins de sa consommation en riz, mais encore une partie des besoins de ses voisins, notamment le Nigéria ». La réalisation de cet objectif fera passer la production rizicole du Bénin de 109.000 tonnes de riz

(18)

Bonaventure A. FAGNON Machinisme Agricole/ 2013-2014 Page 2

paddy en 2008 à 600.000 tonnes de riz paddy (équivalent à 132.000tonnes de balles de riz) à partir de 2015. Ces balles sont stockées au niveau des rizeries industrielles et ne sont pas valorisées. C'est dans ce cadre majeur que s’inscrit notre étude dont l’objectif global est de mettre en place une technologie de valorisation énergétique des balles de riz (résidus du riz paddy après décorticage) au profit des populations rurales des zones rizicoles. Celle-ci devrait pouvoir contribuer à résoudre les problèmes environnementaux (déforestation, pollution atmosphérique, érosion des sols, etc.), à conférer aux populations rurales et urbaines une autonomie énergétique ; ceci dans l'optique d'un développement durable.

Plus précisément, il s'agit: De concevoir une presse de densification qui va transformer des balles de riz en briquettes (biocombustibles) qui serviront

comme combustibles alternatives au bois de chauffe pour la cuisine des populations rurales et urbaines;

(19)

PREMIERE PARTIE :

REVUE BIBLIOGRAPHIQUE

(20)

Introduction

Le Bénin, pays continental situé en Afrique de l’ouest a depuis les années 60 la vision de croitre sa production rizicole. Cette croissance entrainera également la disponibilité en grande quantité des balles de riz issues du décorticage du riz paddy dans les unités de décorticage du riz.

Cette partie est consacrée dans un premier temps sur l’évolution de la production rizicole et la potentialité en balle de riz et dans un second temps sur la propriété physico-chimique de la balle de riz.

1. Généralités

1.1. Généralités sur la biomasse

La biomasse, végétale ou animale, constitue aujourd’hui 15% de la consommation énergétique mondiale (Koala, 2012). Cette biomasse provient de multiples sources : les résidus (de cultures, d’exploitations forestières, et d’industrie agro-alimentaires), les déjections d’animaux, les forêts existantes et les plantations. En plus de ces sources potentielles, on peut considérer la biomasse maritime et celle constituée par les boues résultantes des stations d’épuration.

L’énergie de la biomasse est utilisée dans les pays en voie de développement pour la satisfaction des besoins primaires (cuisson des aliments, chauffage, éclairage, etc…). Dans ces pays comme dans les pays industrialisés, elle est exploitée bien en dessous de ce que la technologie pourrait permettre, principalement pour des raisons économiques. En effet, la photosynthèse produit tous les ans 220 milliards de tonnes de matières sèches, c’est-à-dire 10 fois l’énergie globale utilisée et seulement 1,5% (Koala, 2012) sont destinées à la production d’énergie. La fraction d’énergie que la biomasse nous fournit aujourd’hui est donc sous-exploitée vu la place qu’elle occupe dans les potentiels énergétiques de la planète.

(21)

L’utilisation énergétique de la biomasse est aujourd’hui encouragée par des questions d’ordre social, économique, et surtout environnemental.

L’accentuation des problèmes causés par les émissions de gaz à effet de serre concerne de plus en plus la population (raz marées en Asie et USA, tremblement de terre en Haïti, catastrophe nucléaire de Fukushima au Japon). L’utilisation de la biomasse comme source d’énergie n’engendre pas une augmentation de CO2

dans l’atmosphère parce que celui-ci avait été absorbé par le processus de photosynthèse au cours de la croissance de la plante ; le bilan est donc nul (Koala, 2012). Mais les avantages ne se limitent pas au seul aspect environnemental. Par exemple la diffusion de l’exploitation de biomasse pourrait réduire les problèmes d’interdépendance géographique entre zone à haute concentration de ressource d’énergie (pétrole, gaz, etc.) et zone à plus faible concentration, parce que différentes espèces végétales peuvent être cultivées presque partout dans le monde.

En outre, l’implantation de petites usines rurales pour la production d’énergie à partir de la biomasse pourrait relancer l’économie de certaines régions et, également l’établissement de culture de biomasse sur des terrains abandonnés ou dégradés pourrait les requalifier. En revanche dans les pays industrialisés où est pratiquée la culture intensive, la mise en place de système pour exploiter la biomasse des produits secondaires pourrait permettre aux exploitants de générer des fonds supplémentaires et servir comme une méthode alternative pour éliminer une partie des déchets de l’activité principale.

1.2. Généralités sur le riz

1.2.1. Description et caractéristiques du riz

Le riz est une graminée, autogame, de grande taille, qui croit plus facilement dans les milieux tropicaux. A l’origine, le riz était probablement une plante cultivée à sans submersion mais on pense qu’elle est devenue semi- aquatique avec les mutations. Il pousse cependant dans des environnements

(22)

forts divers mais croit plus rapidement et plus vigoureusement en milieu chaud et humide. Cette plante émet de nombreuses tiges à partir du sol et peut mesurer de 0,6 à 6 m (cas du riz flottants) de hauteur/longueur. Ces dernières se terminent en une panicule ramifiée longue de 20 à 30 cm. Chaque panicule est composée de 50 à 300 fleurs ou ‟épillets”, à partir desquels les grains se formeront. Le fruit obtenu est un ‟caryopse”.

Le riz est une source de magnésium ; il contient de la niacine, de la vitamine B6, de la thiamine, du phosphore, du zinc et du cuivre ainsi que des traces d’acides pantothéniques de potassium et du fer dans certaines variétés. Le riz blanc est une céréale le plus pauvre en protéines (certaines variétés améliorées en fournissent cependant jusqu’à 14 g par 100 g).

1.3. Bref aperçu de la culture du riz au Bénin

Le riz représente actuellement au niveau national, au Bénin, la troisième céréale en termes de production, après le maïs et le sorgho. En 2009, la production de riz paddy est estimée à 109.371 tonnes soit 24.061,62 tonnes de balle de riz.

Au Bénin, la promotion de la riziculture a été perçue depuis les années 60 comme une nécessité. Depuis cette période, les plans de développement économique et social mettaient déjà en exergue que le Bénin « peut produire sur son sol non seulement de quoi satisfaire les besoins de sa consommation en riz, mais encore une partie des besoins de ses voisins, notamment le Nigéria ».

Malheureusement, les efforts consentis depuis, n’ont jamais permis d’atteindre cet objectif.

Depuis une dizaine d’année, on constate un regain d’intérêt, à la fois du gouvernement et des bailleurs de fonds pour la filière riz. Parallèlement on note un grand engouement de la part des producteurs qui sont de plus en plus nombreux à s’intéresser à la production du riz. Cette situation s’est renforcée en 2006-2007. L’engouement pour le riz a été accéléré en 2007/2008 en raison de

(23)

la flambée des prix mondiaux du riz, consécutive aux crises économiques et alimentaires mondiales.

1.3.1. Les potentiels rizicoles du bénin

En terme de potentialité rizicole, le Bénin dispose plus de 205.000 hectares de bas-fond répartis sur toute l’étendue du territoire national (tableau 1) auxquelles il faudrait ajouter les plaines inondables évaluées à plus de 120.000 hectares. En revanche, une infirme partie seulement de ces potentialités est mise en valeur pour la production du riz.

Tableau 1 : Répartition par région du potentiel en bas-fond au bénin

(FAO/NEPAD 2005)

Départements Potentialité estimée en hectares

Attacora-Donga 56.000

Borgou-Alibori 33.000

Zou-Collines 65.000

Mono-Couffo 17.000

Ouémé-Plateau 19.000

Atlantique 15.000

Total 205.000

(24)

1.3.2. Situation de la production rizicole béninoise 1.3.2.1. Evolution de la production

Grâce à l’amélioration des variétés, à la mise aux points des techniques culturales, l’utilisation des fumures et aux nombreux aménagements la production rizicole béninoise s’est accrue comme le montre le tableau 2 :

Tableau 2 : Evolution de la production du riz paddy au Bénin de 1997 à 2010.

Source : Données statistiques MAEP – septembre 2009

Campagne Production de paddy (tonnes)

1997/1998 26.891

1998/1999 35.562

1999/2000 34.040

2000/2001 52.512

2001/2002 54.901

2002/2003 63.219

2003/2004 54.183

2004/2005 64.700

2005/2006 78.329

2006/2007 61.818

2007/2008 72.960

2008/2009 109.371

2009/2010 151.604

(25)

1.3.2.2. Les prévisions jusqu’en 2018

La vision du plan stratégique de relance du secteur agricole est : « Faire du Bénin, une puissance agricole dynamique à l’horizon 2015, compétitive, attractive, respectueuse de l’environnement, créatrice de richesse répondant aux besoins de développement économique et social de la population ». De cette vision globale découle l’objectif de la SNDR qui est qu’à partir de 2018, le Bénin puisse produire suffisamment du riz blanc de qualité pour satisfaire les besoins de la population, accroitre les revenus des acteurs et dégager des surplus pour l’exportation. L’atteinte de cet objectif fera passer la production rizicole du Bénin de 109.371 tonnes en 2008 à 600.000 tonnes de riz paddy à partir de 2015, soit 132.000 tonnes de balles de riz.

1.4. Potentiel en balle de riz

Les balles de riz sont obtenues au cours des traitements du paddy en vue d’obtenir le produit principal : le riz cargo. Les traitements du paddy sont exécutés soit manuellement en milieu domestique, soit industriellement.

1.4.1. Le traitement manuel du paddy

Ce traitement comporte deux phases principales : le décorticage et le blanchissement qui s’effectuent successivement par pilonnage dans un mortier.

Les balles sont obtenues au cours du décorticage et sont séparées du produit principal à l’aide d’un van. Le pourcentage en poids de balle obtenu au cours du traitement est de l’ordre de 18% (faible rapport à celui obtenu par traitement industriel).

1.4.2. Usinage industriel du paddy

Le traitement industriel du paddy s’effectue au niveau des rizeries. Les balles sont obtenues à la sortie du décortiqueur, plus exactement après le séparateur de balle. En effet, à la sortie du decortiqueur, le mélange riz décortiqué, paddy, balles et son est envoyé sur un séparateur de balles où elles sont séparées des autres par ventilation ou aspiration. Le pourcentage en poids

(26)

de balles obtenu au cours du traitement du paddy varie de 20 à 24 %. Cette variation est fonction de la variété usinée, de l’état du produit usiné et du degré d’usinage.

Tableau 3 : Comparaison des pourcentages de balle obtenus avec du paddy ordinaire et paddy étuvé.

Source : Randrianasolo A., 1985 1.5. Situation actuelle de la balle de riz.

1.5.1. Description de la balle de riz

La balle de riz est constituée par la coque de riz. C’est un résidu important issu des unités de décorticage des rizeries. Elle est composée par : les glumelles et les glumes du grain du paddy, ainsi qu’une partie du pédoncule. Elle est séparée du grain après séparation du paddy

.

Figure 1 : Grain de paddy (Randrianasolo A., 1985 ) A l’état naturel, la balle de riz appartient à la catégorie des sous-produits végétaux légers de faible granulométrie.

Etat du paddy usiné Pourcentage de balles Paddy ordinaire (100%)

Paddy étuvé (100%)

21,8%

21,9%

Glumelle extérieure Glume

inférieure

Glumelle intérieure

Glume supérieure Pédoncule

(27)

Sa densité est de l’ordre de 0,14 (140 kg/m³), actuellement, elle peut être agglomérée en briquettes ou en petit cylindre pour être utilisée aux besoins de la technologie.

Photo 1 : balle de riz stockée derrière l’usine et non valorisée (usine de Glazoué)

1.5.2. Composition Chimique

L’analyse chimique de la balle de riz donne le résultat suivant : Tableau 4 : Analyse chimique de la balle de riz

Source: Randrianasolo A., 1985 :

Paramètres Valeurs Unités

Humidité 9,7 %

Matière sèche 90,3 %

Matière protéique brute 2,6 % MS

Cellulose 39,53 % MOS

Matière grasse 0,4 % MS

Extractif non azoté 38,5 % MS

Matière minérale totale 20,3 % MS

Lignine 15,04 % MOS

(28)

D’une façon générale, la composition chimique de la balle, en tant que sous-produits de l’usinage du paddy, varie selon les variétés et est influencée par les conditions de culture : fumure, disponibilité en eau, écartement, ensoleillement, etc.

En outre, la balle présente un fort "indice de matière volatile˝ qui est de l’ordre de 80 % (l’indice de matière volatile étant égal à 100-m où m exprime le pourcentage en poids des cendres si la matière est soumise à une combustion complète.

1.5.3. Pourvoir calorifique 1.5.3.1. Définition

Le pourvoir calorifique, à une certaine température, est la quantité de chaleur, exprimée en kcal, dégagée par la combustion complète d’un kilogramme de combustibles solides ou liquides ou d’un mètre cube (mᶾ) de combustibles gazeux.

Suivant l’état de l’eau issue de la combustion, on distingue : - Le pouvoir calorifique inférieur (PCI)

- Le pouvoir calorifique supérieur (PCS)

Si l’eau issue de la combustion est supposée rester à l’état vapeur, on parle de pouvoir calorifique inférieur. Par contre, si elle est supposée à l’état d’eau condensée, donc avec dégagement d’eau supplémentaire de chaleur correspondant à l’enthalpie standard de formation de l’eau (H2O) liquide : ∆Hf

°= -68,3 kcal/mole, on parle de pouvoir calorifique supérieur.

(29)

1.5.3.2. Pouvoir calorifique de la balle et de quelques combustibles d’origine fossile et végétale

Par rapport au pouvoir calorifique des combustibles d’origine fossile, celui de la balle de riz est très nettement inférieur. Il varie entre 3.000 à 3.500 kcal/kg :

Tableau 5 : PCI de quelques combustibles d’origine fossile et combustible végétaux.

Source: Randrianasolo A., 1985 : étude de faisabilité d’une unité de gazéification de la balle de riz

Nature PCI en kcal/kg de solide ou liquide ou en kcal/mᶾ de solide

Gaz butane Gaz oïl Fuels lourds

Charbon Pin Balle de riz

Bagasse 28.500 - 30.500

10.500 9.650 - 10.250

7.000 - 8.500 4.000 - 4.500 3.000 - 3.500 2.000 - 2.500

(30)

1.6. Les applications des balles de riz dans le monde et l’état de valorisation des balles de riz au Bénin

1.6.1. Les applications des balles de riz dans le monde Il était possible de réaliser des faux plafonds avec de la balle de riz en la mélangeant à de la sciure de bois et en utilisant une colle synthétique, ‟ la cascamite”. Dans certains travaux, la balle de riz est traitée préalablement par trempage dans une solution de NaOH pendant 16 heures puis lavée à l’eau pour limiter les problèmes de variation dimensionnelle lors de la fabrication des panneaux (Neya,2002). Les panneaux faits avec une adjonction de sciure de bois ont les meilleures caractéristiques mécaniques (traction, 32 N/m²), comparativement aux panneaux sans adjonction de sciure de bois (22 N/m²) et les panneaux ordinaires (23,5 N/m²).

La balle de riz peut servir dans la fabrication de briquettes (charbon biologique) (Neya, 2002). Ce type de combustible présente les avantages de produire peu de fumée, peu d’émission de produits soufrés et de permettre une bonne combustion. Des études ont également été menées au Pakistan et en Thaïlande et les résultats transférés au Népal. Il est envisagé de transférer cette technologie dans les pays en voie de développement.

La cendre de la balle de riz pouvait être utilisée pour améliorer la cuisson du clinker. On peut aussi l’ajouter pour avoir du ciment Portland. La balle de riz peut également être impliquée dans la fabrication de composite à base de thermoplastique (Neya, 2002).

1.6.2. Etat de valorisation des balles de riz au Bénin

Les balles de riz sont utilisées par la population béninoise pour des fins diverses.

(31)

1.6.2.1. Eléments fertilisants

Brulées à l’air libre, les balles donnent un pourcentage de cendre assez élevé de l’ordre de 18 % à 20 %. Ces cendres sont utilisées pour la fertilisation du sol, pure ou associées avec du fumier. La composition chimique des cendres est la suivante :

Tableau 6 : Composition chimique des cendres

Sources: Randrianasolo A., 1985

Les balles de riz peuvent servir de litière aux animaux pour être ultérieurement utilisées comme fumier et peuvent se substituer au bois de chauffage pour la cuisson dans les cuisines.

2. La densification de la biomasse

La densification de la biomasse a essentiellement pour objectif de réduire le foisonnement des matières lignocellulosique souvent à granulométrie fine et de reconstituer un combustible utilisable à des appareillages pour le bois ou le charbon de bois (Koala, 2012). Elle représente donc une terminologie de conversion de la biomasse en combustible (Koala, 2012).

Constituants Pourcentages Silice

Ca P Mg

K

94,08%

0,44%

0,25%

2,18%

(32)

La terminologie pour désigner ce genre de produit est mal définie. En effet, la densification désigne la compression des matières et produit un échauffement suffisant pour induire des phénomènes physico-chimiques qui provoquent une plastification de la lignine (Koala, 2012). La densification est « un ensemble de traitements physiques, appliqués aux végétaux ou aux débris végétaux, qui visent à l’obtention d’éléments solides caractérisés par une masse volumique élevée » (Koala, 2012). Le terme ‟densification” est réservé à la transformation physique des résidus végétaux en un combustible sans adjonction de liants et le terme ‟agglomération” à cette même densification faisant usage de liants (CDI et CRA, 1993). Le résultat de la densification, le produit densifié, peut se présenter sous différentes formes, depuis le ballot de paille ou le fagot de branchage jusqu’à la briquette, selon le degré de densification atteint. La briquette se présente généralement sous forme cylindrique (mais parfois parallélipipédiques ou hexaédrique) de longueur et de diamètre (ou côté) variable (CDI et CRA, 1993).

2.1. La matière première

Les plantes cultivées à des fins alimentaires ou industrielles sont rarement utilisées à 100% : elles laissent généralement un résidu sur le terrain. Celui-ci est le plus souvent valorisé par l’agriculteur, soit par enfouissement pour améliorer ou maintenir la productivité du sol, soit à d’autres usages comme la construction ou l’alimentation du bétail (Koala, 2012). Il est avéré que beaucoup de pays dans le monde disposent de déchets végétaux en grande quantité, qui sont soit non utilisés, soit récupérés et utilisés sans transformation. Cette biomasse résiduelle représente un potentiel énergétique très important (Koala, 2012). Ces résidus non utilisés car n’apportant pas grand-chose au sol, deviennent abondants et gênants. Dans ce cas, leur valorisation énergétique peut être envisagée afin de pallier les problèmes de pénurie continuelle de bois et de déforestation. Ces résidus proviennent de trois sources principales :

(33)

l’exploitation agricole, les industries agro-industrielles et l’exploitation forestière.

2.1.1. Les résidus agricoles et agro-industriels

Les résidus agricoles encore appelés résidus de cultures, sont les déchets générés par l’activité agricole. En effet, les résidus agricoles secs sont définis comme étant la partie des plantes non comestible pour l’homme, laissée sur place après récolte. Il s’agit principalement de paille de céréale, de paille, tiges et fanes des oléagineux (colza, lin oléagineux, tournesol, arachide, etc.). La quantité de ces résidus est très variable en fonction des cultures (tableau 7).

Par ordre d’importance, les résidus de canne à sucre représentent 26% de la plante, suivis de ceux du blé (18,7%), du riz (18,3%), et du maïs (14%). Selon Koala (2012), 22 millions de tonnes de résidus de palmier à huile par an sont produits en Malaisie et 12 millions de tonnes de résidus de riz par an en Birmanie. Quant-aux résidus agro-industriels, ils proviennent des industries de transformation agro-alimentaires après transformation de la matière première agricole. Ils sont en comparaison avec les résidus de culture, moins fibreux et plus concentrés (Koala, 2012). Sur le plan mondial, ces deux types de résidus représentent un potentiel énergétique très important (Koala, 2012).

(34)

Tableau 7 : Répartition de la biomasse produite par type de production

Source : FAO agricultural résidus quantitative Survey, Rome 1979

Type de productions Production de déchets Produit comestible correspondant Maïs

Millet Sorgho

Blé Orge Avoine

Seigle

Riz (graine entière) Balle de riz Soja (graine entière)

Soja Canne à sucre

Coton Graine de coton

Café Cacao

Arachide

2 kg de paille 2 kg de paille 2 kg de paille 1kg de paille 1 kg de paille 1 kg de paille 1 kg de paille 0,91 kg de paille 0,22 kg de balles de riz

0,91 kg de paille 1,1 kg de coques 0,43 kg de bagasse 3 kg de tiges + feuilles

0,26 kg de coque 1 kg de parche 1,85 kg de déchets de

cabosse 0,43 kg de coque

1 kg de grain de maïs 1 kg de millet grain 1 kg de sorgho grain

1 kg de grain 1 kg de grain 1 kg de grain 1 kg de grain

1 kg de riz 1 kg de riz paddy 1 kg de soja graine 1 kg de soja décortiqué

1 kg de jus 1 kg de coton

1 kg de graine de coton décortiqué 1 kg de café décortiqué

1 kg de fève de cacao 1 kg d’arachide décortiqué

(35)

2.1.2. Les résidus forestiers

Les déchets d’exploitation forestière sont constitués de branche et de rameaux provenant du façonnage des arbres abattus, de feuilles, de tronc abîmés ou indésirable. Ils représentent une proportion moyenne de 35% du poids de l’arbre (Koala, 2012). Le taux de résidus laissé sur place après abattage peut varier en fonction des conditions locales, mais le ratio, souvent pris comme référence dans la littérature, est de 1 mᶾ de bois rond exporté hors forêt pour 1 mᶾ de déchets laissé sur place. En supposant un contenu énergétique moyen pour ces résidus de 15 840 MJ/tonne de matière sèche, le gisement énergétique potentiel s’élève pour ces déchets à environ 1 Giga /tonne équivalent pétrole par an. Le tableau 8 nous donne un aperçu sur la production mondiale de bois et de fibres issus de bois

(36)

Tableau 8 : Production potentielle mondiale de bois, de fibres de récupération ou non ligneuse et autres sources de combustibles provenant des forets, prévues en 2010. (FAO, 1999)

2.2. La chaine de densification 2.2.1. Préparation des résidus

Avant la transformation des résidus par la technique de briquetage proprement dite, les résidus doivent subir une série de traitements variables selon les types de déchets utilisés et le processus de fabrication (Koala, 2012).

Région Production prévue en 2010 Production potentielle de diverses

sources prévue en

2010 Bois rond

industriel

Fibres de récupération ou non

ligneuses

Total

Afrique Asie Océanie

Europe Amérique du

nord Amérique du

sud

84 421

54 502 658

153

2 222

0 133 147

2

86 643

54 632 805

155

81 948 80 807 798 225

Total mondial 1 872 506 2 375 2 939

(37)

On peut ainsi classer les divers traitements des résidus en quatre types que sont le nettoyage, le broyage, le séchage, et la fermentation.

2.2.2. Principe de la densification

Il est impératif de faire une distinction entre la densification qui réalise une agglomération intime au niveau des particules et les autres formes de compactage et pressage plus ou moins accentués qui obtiennent une certaine cohésion par simple imbrication mécanique des fibres ou à l’aide de ficelles dans le cas des presses à balles (Koala, 2012). La densification consiste à agglomérer des fragments de résidus en utilisant la lignine comme liant naturel.

Entre 135 et 195^oC, la lignine fond et subit une transformation thermochimique de type polymérisation. En refroidissant, les polymères issus de la lignine durcissent et consolident les particules (Koala, 2012).

En effet, lorsqu’une pression très forte est appliquée assez rapidement sur une matière lignocellulosique, elle peut s’échauffer de façon notable sans apport extérieur de chaleur. Alors que la cellulose est stable jusqu’à 250^oC environ, la résine et la lignine (substance de soutien des tissus végétaux) se ramollissent à partir de 100^oC. Ces substances se polymérisent et forment un liant qui agglomère la cellulose. Les matières lignocellulosique ainsi traitées deviennent dures en refroidissant (Koala, 2012).

2.2.3. Les différentes filières de la densification

Entre les résidus en vrac et les briquettes très dures à haute densité, on observe donc tout un éventail de produits intermédiaires plus ou moins compactés ou densifiés suivant le procédé mis en œuvre (Koala, 2012). Il est distingué deux procédés de base pour compacter la biomasse :

 Un procédé d’extrusion continu ou semi-continu qui fait appel à des technologies relativement complexes ;

(38)

 Le compactage dans un cylindre fermé : dans ce cas, on ne fabrique qu’une seule briquette à la fois. C’est le procédé généralement utilisé pour les presses manuelles ou à traction animale.

Selon le matériel utilisé et le procédé de densification adopté, ils catégorisent trois filières de densification de la biomasse : la filière industrielle, la filière intermédiaire et la filière manuelle (Koala, 2012).

2.2.3.1. Filière industrielle ou système à hautes pressions

Cette filière utilise des presses de grande capacité (entre 0,3 et 1 tonne/heure pour la plupart) fonctionnant à haute pression (figure 2), généralement sur des sites agro-industriels disposant des résidus homogènes et abondants.

Figure 2 : presse à vis cylindrique et presse à vis conique (source : CDI et CRA, 1993).

2.2.3.2. Filière intermédiaire ou système à moyennes pressions

Les presses de cette catégorie ont une capacité de production plus faible (entre 30 et 300 kg/heure) mais sont plus simples, fonctionnant à moyenne pression et sont moins onéreuses à l’achat comme à l’entretien. Elles sont destinées à de petites entreprises artisanales ou à des centres de transformation de produits agricoles de dimensions moyennes.

(39)

2.2.3.3. Filière manuelle ou systèmes à basse pression

Les presses les plus simples sont des leviers plus ou moins démultipliés qui permettent de compacter des résidus à l’échelle d’une exploitation familiale.

Développant de basses pressions, elles exigent souvent de recourir à un liant pour assurer l’agglomération des résidus (Koala, 2012). La plus simple de ce type de presse peut être fabriquée au niveau du village (photo 2). Le bras inférieur de la presse est fixé sur un socle en bois. La presse est de 50 à 100 kg par briquette, soit 5 à 15 kg/cm² (Koala, 2012).

Photo 2 : Deux types de presses manuelles à levier 2.3. Caractéristiques générales des produits densifiés

Les produits densifiés se présentent sous différentes formes selon leurs aspects extérieurs, leurs compositions physico-chimiques, la nature des produits initiaux utilisés et le traitement de compactage subi (Koala, 2012). Ces variations donnent lieu à des appellations différentes des produits densifiés, et à des qualités d’utilisation variable.

2.3.1. Dimensions

Les dimensions des produits densifiés varient en fonction du procédé de densification, du type de produit et de l’utilisation finale de ces derniers. Quels que soient le type de procédé et le type de produit densifié, les produits destinés

(40)

à l’usage industriel ont généralement des grandes dimensions comparativement à ceux destinés à l’usage domestique (tableau 9)

Tableau 9 : Dimensions de quelques produits densifiés

Source : Koala, 2012.

2.3.2. Densité

La densité du produit densifié varie en fonction du procédé de densification, de la nature et de la matière première utilisée. Le tableau 10 illustre les densités de quelques types de produits densifiés.

Dénomination du produit densifié

Diamètre du côté (mm)

Longueur (mm) Section

Briquettes 30 à 90 + de 25 Rond ou

rectangulaire

Bûches 90 + de 300 Rond ou

rectangulaire

Granulés 5 à 20 - de 40 Rond

Cubes 30 x 30 ou

45 x 38

de 50 à 75 Rectangulaire

(41)

Tableau 10 : Densité des produits densifiés

Source : Koala, 2012

2.3.1. Le taux d’humidité

Le taux d’humidité d’un produit densifié varie dans des valeurs proches de 10%. Les valeurs limites recommandées sont de 5 à 15%. En effet une matière première qui entre dans une presse à vis avec une humidité de 25% y ressort sous forme densifié avec un taux d’humidité de 7 à 10%. Ceci est dû à la réaction fortement exothermique à l’intérieur de la chambre de compression et des matrices d’extrusion, ainsi que la compression des particules de biomasse (Koala, 2012).

Conclusion

Comme nous venons de le voir à travers cette étude bibliographique, la balle de riz est une matière lignocellulosique qui peut être agglomérée en des briquettes lorsqu’une pression très forte lui est appliquée assez rapidement.

Dénomination du produit densifié

Densité Masse volumique en vrac (kg/m³)

Briquettes 0,8 à 1,4 480 à 850

Bûches 0,8 à 1,4 960 à 1400

Granulés 0,96 à 1,1 480 à 720

Cubes 0,8 à 1,3 490 850

(42)

DEUXIEME PARTIE :

PRESENTATION DE LA STRUCTURE DE

PROVENANCE ET D’ACCUEIL

(43)

3. Présentation de la structure de provenance (l’EPAC) et d’accueil 3.1. Présentation de la structure de provenance (l’EPAC)

3.1.1. Historique

Fruit de la coopération bénino-canadienne, le Collège Polytechnique Universitaire (CPU), devenu Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC) depuis 2004, est l’une des entités pédagogiques de l’Université d’Abomey- Calavi (UAC). Située à Abomey-Calavi, dans le département de l’Atlantique, elle est dirigée par le Professeur Félicien AVLESSI.

3.1.2. Encrage de l’EPAC au sein de l’UAC

Figure 3 : Encrage de l’EPAC au sein de l’UAC 3.1.3. Vocation de l’EPAC

La vocation de l’EPAC est de former des cadres supérieurs (techniciens) pour le Bénin, la sous-région voire l’Afrique. Elle est une haute école de référence, reconnue par le Conseil Africain et Malgache pour l’Enseignement Supérieur

UAC

ÉCOLES

EPAC

Secteur Biologiqu

e

Secteur Industriel

Génie Civil

Génie Électrique

GÉNIE MÉCANIQUE ET

ÉNERGÉTIQUE

Énergétique MACHINISME

AGRICOLE Productique Génie

Bio- Médical

Génie Informatique et Télécommunication

...

FACULTES

...

(44)

(CAMES). Elle forme des ingénieurs et des techniciens dans maints domaines de l’industrie. Dans la dynamique et la vision prospective qui les caractérisent, les autorités ont eu de bonnes raisons de créer la filière « Machinisme Agricole » depuis 2009. Cette initiative s’accorde bien aux besoins en ressources humaines qualifiées nées de la volonté de modernisation de notre agriculture qui passe entre autres par sa mécanisation.

3.2. Présentation de la structure d’accueil 3.2.1. Présentation de l’URFMAN

L’Unité de Recherche et de Formation en Machinisme Agricole de Niaouli (URFMAN) est une entité à part entière du Programme de Technologies Agricole et Alimentaire (PTAA) du Centre de Recherches d’Agonkanmey (CRA- Agonkanmey). Le PTAA est l’un des Programmes de recherche à vocation nationale de l’Institut National des Recherches Agricoles du Bénin (INRAB). Il est créé avec les statuts de l’INRAB adoptés en 1992 pour accompagner le Benin dans sa politique de la mécanisation agricole, l’INRAB étant un établissement public à caractère scientifique et technique doté d’une personnalité judiciaire et légale, a fait ces preuves à travers les innovations dans ces activités de recherche agricole dans le monde rural au Benin. L’URFMAN, qui est sous la tutelle du PTAA, est chargée de la matérialisation des innovations technologiques des chercheurs du PTAA. Subdivisée en quatre sections, elle comprend :

 le secteur de fabrication mécanique ;

 le secteur de construction métallique ;

 le secteur de contrôle des équipements agricoles ;

 la salle de formation en machinisme agricole.

L’URFMAN se trouve au sein du Centre de Recherche Agricole sud (CRA-sud) à Niaouli dans l’arrondissement d’Attogon, commune d’Allada, département de l’Atlantique.

(45)

3.2.2. Situation géographique de l’URFMAN

Figure 4 : Plan de situation géographique de l’URFMAN 3.2.3. Mission de l’URFMAN

Au nombre des missions assignées à l’URFMAN, elle est appelée à :

 Répondre aux besoins en équipements des transformateurs/trices et producteurs ;

 Générer des technologies à travers l’expérimentation en mécanisation pré et post-récolte ;

CRA-SUD URFMAN

Chemin de fer

Paroisse St Christophe

Centre de santé d’arrondissement

d’Attogon Brigade

routière

Marché d’Attongon

CEG Attogon

D’ALLAD A

Vers BOHICON

Vers Niaouli II

(46)

 Former les fabricants d’équipements, les mécaniciens et utilisateurs à la fabrication, à la maintenance et à l’utilisation des équipements pré et post- récolte.

 Adapter les technologies agricoles existantes et concevoir de nouvelles en vue d’augmenter les rendements ;

 D’assurer la conservation des sols et d’améliorer les conditions de travail des paysans ;

3.2.4. Références techniques

Pour le moment, l’URFMAN s’investit dans le développement et l’adaptation d’équipements post-récolte, notamment :

 les équipements de transformation du manioc : trancheuse, râpeuse, presse à vis;

 les équipements de transformation du maïs : égreneuse à maïs ;

 les équipements de transformation de l’arachide : moulin à mouture humide d’arachide, malaxeur-extracteur d’huile ;

 les équipements de transformation des fruits de palme : dépulpeur, presse à huile palmiste, défibreuse, clarificateur, déshydrateur ;

 les équipements de transformation de la noix de karité : séchoir ;

 les équipements de transformation du riz : batteuse et décortiqueuse, etc.

En tant que centre de formation, l’URFMAN applique une méthodologie d’apprentissage qui met l’accent sur, d’une part, l’acquisition de connaissances théoriques et technologiques et d’autre part, sur les travaux pratiques et projets avec des outils et matériels pédagogiques professionnels permettant d’aboutir à la maîtrise des compétences nécessaires à l’exercice de la profession. Comme référence en matière de formation, nous pouvons énumérer :

 La formation du technicien de l’Institut de Technologie Alimentaire du Sénégal (ITA). Monsieur NDIAYE Youssouf, technicien à l’Institut de

(47)

Technologie Alimentaire (ITA) de Dakar au Sénégal, a séjourné à l’URFMAN, dans le cadre d’un stage de formation ;

 Dans le cadre de la collaboration entre l’URFMAN et l’EPAC, trois (03) promotions d’étudiants de la filière Machinisme Agricole y ont suivi un stage de formation. Ce stage est réalisé sur la base d’un programme validé par l’Ecole Polytechnique d’Abomey- Calavi (EPAC) et l’URFMAN ;

 La formation d’étudiants de l’Institut de Technologie de Lokossa (IUT), plusieurs étudiants de l'IUT de Lokossa ont réalisé à l'URFMAN leur stage de fin de formation pour l'obtention du diplôme de Licence Professionnelle.

Il faut souligner que les équipements utilisés à l’URFMAN lors des prestations sont à la hauteur des ambitions légitimes des apprenants quant à leur qualité et similitude avec ceux utilisés dans les entreprises. Quel que soit le type de formation, une attestation précisant la teneur du stage (thème, durée) sanctionne le cursus suivi.

3.2.5. Travaux effectués

Au cours de notre stage, plusieurs travaux ont été faits dans l’atelier mécanique. Voici une liste des travaux effectués :

 Travaux de soudage ;

 Travaux d’affutage, de meulage ;

 Travaux de réalisation des grilles ;

 Construction des équipements ;

 Des opérations sur le tour comme : le dressage, le chariotage, le perçage, le filetage, le chanfreinage, réalisation d’une poulie ;

 Montage de tout type de roulement

 Exercice de modélisation de quelques pièces sur topsolid

En voici quelques photos montrant les travaux effectués sur le lieu du stage :

(48)

Photo 3: Le chariotage sur le tour Photo 4: Le sciage de fer rond

Photo 5: Le découpage de tôle noir Photo 6: Réalisation de grille

 Exercice sur le logiciel TopSolid

 Définition

TopSolid est un logiciel de Dessin Assisté par Ordinateur (DAO) ou Conception Assisté par Ordinateur (CAO) dont le but premier est de faire la conception des pièces mécaniques.

 Photo de quelques Exercices faits avec le logiciel topsolid

Photo 7 : pulvériseur Photo 8 : Gyrobroyeurs

 Réalisation d’une égreneuse motorisée de maïs :

L’équipement est constitué d’une trémie, d’une grille, d’un tambour portant des marteaux, d’un ventilateur, d’un moteur, d’une poulie à deux gorges et bien d’autres éléments qui participent aussi à son bon fonctionnement.

En effet, le mécanisme a pour fonction de séparer les grains de maïs de l’épi et de brasser d’air sur ces grains via le ventilateur afin de les débarrasser des autres impuretés.

Photo 9: Egreneuse de maïs

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TROISIEME PARTIE

^:

ETUDE ET CONCEPTION D’UNE

PRESSE DE DENSIFICATION

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4. Etude et conception d’une presse de densification à balle de riz 4.1. Caractérisation physique et mécanique de la balle de riz

et du bois du teck

Une meilleure connaissance des caractéristiques physiques et mécaniques du matériel végétal mise en œuvre dans la fabrication des briquettes, permettra une approche plus précise dans le choix des matériaux et des calculs de

résistances.

Cette partie est consacrée dans un premier temps, aux matériels et méthodes utilisés pour la caractérisation du matériel végétal ainsi que les résultats obtenus. Dans un second temps, nous présenterons la structure de la machine avec la description de ces composantes et nous finirons par le

dimensionnement des différentes pièces de la machine.

4.1.1. Matériels et méthodes 4.1.1.1. Matériel

 Matériel végétal

Le matériel végétal utilisé est constitué d’échantillons de balle de riz prélevés dans l’unité de décortiquerie d’Adjohoun (CAFROP) lors de nos visites et du bois de teck. Quelques coques de riz ont été prises et des échantillons de teck afin de poursuivre les travaux de laboratoire. Pour évaluer les caractéristiques des briquettes obtenues à partir des balles de riz à celles du bois, le choix de l’étude a porté sur le bois de teck.

Photo 10 : Echantillon de la balle de riz et du bois du teck