Soutenance mémoire
Lavage du biodiesel
Cette opération consiste à éliminer les restes d’impuretés surtout le savon encore présent dans le biodiesel. On distingue deux types de procédés de lavage :
– Lavage à l’eau en présence de bulles d’air : le biodiesel brut est mélangé avec une quantité de 30 à 50% d’eau avec injection de bulles d’air. En montant, les bulles d’air activent l’eau de lavage du biodiesel et en descendant, ces mêmes bulles s’éclatent et libèrent l’eau pour être prêtes à faire le second lavage. Enfin, on laisse se décanter le mélange jusqu’à l’obtention de deux phases ; dont la phase lourde qui est constituée par l’eau de lavage et la phase légère, le biodiesel.
– Lavage à l’eau chaude : consiste à ajouter au biodiesel de l’eau distillé à 15% de son volume puis agiter vigoureusement le mélange. Ensuite, le décanter pour obtenir deux phases distinctes : la phase lourde constituée par l’eau de lavage ainsi que des traces de savons, et une phase légère constituée par le biodiesel. Le lavage doit être effectuée à plusieurs reprise (au moins deux fois) jusqu’à ce qu’on obtienne un biodiesel clair et une eau de lavage ne réagissant plus avec de la phénolphtaléine.
Caractéristiques du biodiesel
Les biodiesels sont des combustibles liquides utilisés pour le transport et produits à partir de la biomasse. Ils peuvent se présenter à l’état pur où mélangés avec du gazole. Dans le monde, il existe 2000 plantes oléagineuses mais seulement 250 variétés peuvent donner des huiles susceptibles de remplacer le gazole. Les 96% au moins des constituants du biodiesel sont obtenus par la transestérification des triglycérides contenus dans des matières grasses en présence d’éthanol où du méthanol. Toutefois, il est a signaler que les huiles végétales tel que l’huile de soja, l’huile de palme, l’huile de jatropha,… sont inadaptées a l’alimentation directe des moteurs diesel modernes sans avoir subi une opération de transestérification avec de l’alcool proprement dit pour donner des biodiesels où Esters Méthyliques d’huiles végétales (EMHV) et de la glycérine.
Mesure de l’indice d’acide (Ia)
L’indice d’acide est la quantité en milligrammes d’hydroxyde de potassium nécessaires pour neutraliser l’acidité d’un gramme de ce corps. La connaissance de la valeur de l’indice d’acide d’une huile permet d’évaluer la qualité de l’huile proprement dite, car ces acides interviennent avec une grande facilité au rancissement. L’indice d’acide a été mesuré selon le protocole d’analyse NFT 60-204 ; Décembre 1968. La valeur trouvée est de 3,35. (Annexe. 3)
Le stockage et l’utilisation des produits chimiques
Les produits chimiques sont des produits les plus dangereux dans le milieu industriel. Leur utilisation doit être conforme aux règles et aux bonnes pratiques y afférentes car ils peuvent provoquer de grave accident en cas d’éventuelle fausse manipulation. Par exemple, dans le cas du méthanol, ce dernier est un composé chimique très toxique et très nocif. Son utilisation sans préoccupation préalable peut entrainer un impact dangereux au niveau de la vue. Le méthanol devrait donc être utiliser avec attention comme par exemple l’utilisation des lunettes de protections, etc. Pareille pour la potasse qui est une base forte et corrosive réagit violemment au contact des acides et produit une quantité importante de chaleur en se dissolvant. Le contact de ce produit avec le corps provoque ainsi de graves brulures. Les produits chimiques doivent donc être stockés dans des endroits spécifiques et utilisés avec précaution pour éviter un accident et un déversement dans la nature.
Conclusion générale
En conclusion, l’huile de friture usagée possède toutes les conditions requises pour la transformation d’huile végétale en ester méthylique à utiliser dans les moteurs diesel non modifiés ainsi que dans diverses applications à base de combustibles. Lors de notre expérimentation avec des conditions expérimentales bien définies, l’huile de friture usagée ne présente aucune difficulté au cours de la transestérification de l’ester méthylique possédant des propriétés physico-chimiques très voisines à celle du gazole commercial et les caractéristiques définies par la norme internationale. Le biodiesel fabriqué à partir de l’huile de friture usagée offre donc une grande opportunité au niveau de la production de l’énergie. Seulement, à l’échelle industrielle le problème réside sur le coût d’exploitation. Malgré les avantages au niveau des collectes, le coût très élevé de la transformation proprement dite ne permet pas de concurrencer du moins jusqu’à présent le carburant diesel. Pour y remédier, il est donc indispensable d’exploiter une autre filiale en parallèle avec la production du biodiesel par exemple, la commercialisation du glycérine qui est un sous produit valorisable. La subvention de l’état constitue aussi une autre solution pour concurrencer le gazole car la production du biodiesel présente un intérêt national surtout pour les pays importateurs de pétrole comme Madagascar. Néanmoins, mis à part les nombreux avantages environnementaux comme la production d’énergie renouvelable, la réduction de l’émission des gaz carboniques et de l’effet de serre, il peut aussi être utilisé comme additif du carburant diesel. Ainsi, la production du biodiesel qui est un excellent carburant de remplacement du diesel, avec un encadrement bien défini constitue probablement la meilleure solution aux problèmes liés au carburant fossile. L’avantage majeur du biodiesel par rapport à d’autres alternatives est son utilisation sans modification dans les moteurs diesel déjà existant tout en évitant toute pollution.
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Table des matières
Introduction
Première partie : Etude bibliographique
Chapitre I : Généralités sur le biodiesel
I – Introduction
I-1-Historique du biodiesel
I-2- Situation actuelle
II – Les matières premières du biodiesel
II-1- Les huiles végétales
II-1-1 Définition
II-1-2 Caractéristiques physico-chimiques des huiles végétales
II-1-2-1 Caractéristiques physiques
II-1-2-2 Caractéristiques chimiques
II-1-3- Composition chimique des huiles végétales
II-1-3-1- Les acides gras
II-1-3-2- Les insaponifiables
II-1-4- Technologies de transformation
II-1-4-1 Extraction par pression
II-1-4-2- L’extraction par solvant volatil
II-1-5- Le raffinage
II-1-5-1- La demuscilagination
II-1-5-2- La neutralisation
II-1-5-3- Le lavage
II-1-5-4- La décoloration et la désodorisation
II-1-6- Les huiles de friture usagée
II-1-6-1- Généralités
II-1-6-2- Propriétés de l’huile de friture usagée
II-1-6-3- Avantages de l’utilisation de l’huile de friture usagée
II-2- Les alcools
II-2-1- Généralités
II-2-1-1- Définition
II-2-1-2- Classification des alcools
II-2-2- Le méthanol ou l’alcool méthylique
II-2-3- L’éthanol
II-2-3-1- Généralités
II-2-3-2- Les différents modes de préparations de l’éthanol
II-2-3-3- Différents modes de purification de l’alcool éthylique
Chapitre II : La réaction de transestérification
I – Généralités
I-1- Définition
I-2- Réaction de transestérification
I-2-1- Réaction de transestérification proprement dite
I-2-2- La séparation des phases
I-2-3- Lavage du biodiesel
I-2-4- Séchage du biodiesel
II – Caractéristiques cinétiques de la réaction
II-1- Effet de la stœchiométrie
II-2- Effet du temps de réaction
II-3- Effet de la nature de l’alcool
II-4- Effet de la température
II-5- Effet du catalyseur
Chapitre III : Etude comparative entre le biodiesel et le carburant fossile
I – Le biodiesel
I-1- Introduction
I-2- Caractéristiques du biodiesel
I-3- Principaux avantages de l’utilisation du biodiesel
I-4- Marché du biodiesel
II – Le diesel
II-1- Historique du diesel
II-2- Les catégories de combustibles pour diesel
II-3- Caractéristiques du combustible pour diesel : « Le gazole »
II-3-1- Densité
II-3-2- Point d’inflammabilité
II-3-3- Viscosité
II-3-4- Point d’écoulement
II-3-5- Indice de cétane
II-3-6- Impuretés
II-3-7- Couleur
II-3-8 Autres caractéristiques
II-4 Caractères généraux
Conclusion partielle
Deuxième partie : Etude expérimentale
Chapitre I : Préparation des matières premières
I – Préparation de l’huile de friture usagée
I-1- Généralités
I-2- Purification de l’huile
I-2-1- Matériels et réactifs
I-2-2- Mode opératoire
I-2-2-1- Première étape : filtration à partir du papier filtre
I-2-2-2- Deuxième étape : Centrifugation
II – Préparations des alcools
II-1- Généralités
II-1-1- La rectification de l’alcool
II-1-2- Purification de l’alcool par utilisation d’agent de déshydratation
II-2- Préparation de l’éthanol
II-2-1- Distillation fractionnée
II-2-1-1- Matériels et réactifs
II-2-1-2- Mode opératoire
II-2-2- Déshydratation de l’éthanol avec de la chaux activée
II-2-2-1- Préparation de l’agent déshydratant
II-2-2-1-1- Matériels et réactifs
II-2-2-1-2- Mode opératoire
II-2-2-2- Déshydratation proprement dite
II-2-2-2-1- Matériels et réactifs
II-2-2-2-2- Mode opératoire
Chapitre II : Essais de transestérification de l’huile de friture usagée
I – Introduction
II – Expérimentation
II-1- Préparation de l’huile
II-1-1- Mesure de l’indice d’acide (Ia)
II-1-2- Mesure de l’indice de saponification (Is)
II-2- La réaction de transestérification proprement dite
II-2-1- Principe de la réaction
II-2-2- Mise en œuvre de la réaction de transestérification
II-2-1-1- Séchage de l’huile
II-2-1-2- Déroulement de l’expérience
II-2-1-2-1- Réaction
II-2-1-2-2- Décantation
II-3- Lavage du biodiesel
II-4- Le séchage et filtration
II-4-1- Le séchage
II-4-2- Filtration
II-5- Résultats de la réaction de transestérification
II-5-1- Réaction avec le méthanol
II-5-1-1- Résultats de la réaction avec du méthanol ratio : [3. 1]
II-5-1-2- Résultat de la réaction avec du méthanol ratio : [4.1]
II-5-1-3- Interprétation
II-5-2- Réaction avec l’éthanol
II-5-2-1- Réaction avec l’éthanol 99° ratio [3.1]
II-5-2-2- Réaction avec de l’éthanol 99° ratio [4.1]
II-5-2-3- Interprétation
Chapitre III : Etude comparative entre l’ester méthylique et le gazole
I – Introduction
II – Etude comparative
II-1- Comparaison avec l’huile mère
II-2- Comparaison de l’ester méthylique avec le gazole
II-3- Interprétation
II-3-1- Paramètres physiques
II-3-2- Paramètres chimiques
Conclusion partielle
Troisième partie : Etude économique et environnementale
Chapitre I : Etude économique
I – Etude de faisabilité d’une unité de fabrication de biodiesel à partir de l’huile de friture usagée
I-1- Procédés de production du biodiesel à partir de l’huile friture usagée
I-1-1- Matériels et équipements requis
I-1-2- Capacité de traitement et de production
I-1-3- Consommation en intrants
I-1-4- Etude financière de l’unité de production du biodiesel
I-1-4-1- Dépenses d’investissement annuel
I-1-4-2- Calcul du capital amortissable de l’unité
I-1-4-3- Calcul de la charge de production annuelle
II- Estimation du prix de lancement du biodiesel
Chapitre II : Etudes d’impacts environnementaux
I – Introduction
II – Objectif
III – Evaluation des impacts environnementaux
III-1- Impacts négatifs
III-1-1- Le déversement accidentel de l’huile
III-1-2- Les eaux usées
III-1-3- Le stockage et l’utilisation des produits chimiques
III-2- Impacts positifs
III-2-1- Réduction de l’émission des gaz carboniques
III-2-2- Réduction de l’effet de serre
III-2-3- Amélioration de la santé publique
Conclusion partielle
Conclusion générale
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