Soutenance mémoire
Le potentiel de demande en éthanol comme combustible domestique
Selon les estimations, 95% des ménages à Madagascar dépendent de la biomasse ligneuse, surtout du bois de chauffe et du charbon, pour leur énergie ménagère avec une consommation annuelle de 9 026 millions de mètres cubes de bois de chauffe et 8 575 millions de mètres cubes de bois comme charbon de bois. Le bois de chauffe est le combustible prédominant pour les quintiles les plus pauvres, pauvres et à revenu moyen, tandis que le charbon de bois prédomine pour les quintiles riches et les plus riches. L’électricité, le gaz naturel et le pétrole lampant capturent très peu du marché même pour le quintile le plus riche. La plupart des ménages urbains utilisent du charbon plutôt que du combustible bois, tandis que l’utilisation du gaz naturel, selon les enregistrements, est de presque 11% dans les principales villes, mais négligeable dans les petites villes. Le secteur ménager à Madagascar, selon les attentes, est considérablement dépendant des combustibles à base de bois à un certain moment à venir, avec les prévisions en matière d’augmentation de la consommation de combustible bois ménager, avec peu de substitution à l’aide de l’électricité ou du pétrole lampant en raison des coûts élevés des combustibles et des appareils. Le bois de chauffe peut être extrait gratuitement pourvu qu’il ne soit pas commercialisé, mais un permis officiel doit être obtenu afin de vendre du bois. Cependant, la coupe illégale est fréquente, en particulier dans des zones où le bois de chauffe manque. Dans le cadre de cette étude, les préférences des utilisateurs pour les combustibles ménagers ont fait l’objet de recherche, et les préoccupations majeures ont été la vitesse de cuisson, suivie de la commodité, la propreté et le prix du combustible. La fumée, la saleté, la suffocation et le mauvais état de santé ont été certains des facteurs qui ont fait que les combustibles n’ont pas été appréciés par les ménages enquêtés et cela crée un marché potentiel pour l’éthanol à prix compétitif comme combustible domestique.
Circuit principal
Lors de l’assemblage, chaque pièces ou élément doit être parfaitement soudée. Il faut bien s’assurer que les soudures sont bien appliquées afin d’éviter les fuites lors de l’usage. Chaque constituant est donc testé au préalable afin de rectifier les imperfections. Comme notre assemblage est démontable, il faut alors faire un test d’étanchéité sur les jointures. Un essai à vide est effectué pour vérifier ce qui se passe au niveau des jointures. On a rempli la chaudière avec de l’eau, puis on a chauffé jusqu’à évaporation de l’eau. Lorsque l’eau s’est vaporisée, on a suivi le long du circuit principal afin de vérifier quelconque fuite. On a pu alors voir les fuites et aussi les réparer. C’est dans ce circuit principal que tout va se jouer, le mélange initial va subir différent transformations et phases afin de pouvoir obtenir un distillat riche en éthanol.
Bouilleur avec chaudière incorporé
C’est le premier départ de notre mélange après la fermentation. Ici donc, on va chauffer le mélange dit azéotrope. On a vu précédemment que notre bouilleur a une capacité d’environ Vch= 336 litres, pour les calculs ainsi que les tests, on va prendre un volume du mélange VM=80 litres. Ce qu’il faut savoir que notre bouilleur a pour rôle d’évaporer son contenu. La vaporisation est la transformation d’un liquide en gaz. Le produit résultant est appelé vapeur parce qu’il s’écarte radicalement du comportement des gaz parfaits. Comme dans le cas de la fusion, on doit fournir de l’énergie aux molécules pour les libérer de la cohésion de l’état liquide. La vaporisation est même un changement plus important qui nécessite une grande quantité d’énergie. De ce fait, c’est au niveau de cette vapeur qu’on doit intervenir. Chaque particule va quitter progressivement la surface du liquide. Ce changement de liquide en vapeur à une température inférieure au point d’ébullition qui se produit continuellement à la surface libre des liquides, est appelé évaporation. Un liquide se compose d’un grand nombre de molécules en agitation permanente avec une distribution d’énergie cinétique qui ressemble à celle d’un gaz. Seules les molécules ayant une énergie cinétique supérieure à une certaine valeur peuvent s’échapper du liquide et passer à l’état gazeux. Certaines molécules le quittent, d’autres retournent au liquide. Le nombre de molécules passéesà l’état de vapeur s’accroît pendant un certain temps jusqu’à ce que la quantité de molécules qui retournent à l’état liquide soit égale à la quantité de molécules qui s’en échappent dans un intervalle de temps donné. Il se crée ainsi un équilibre et l’espace devient saturé. La pression qui s’exerce au-dessus du liquide s’appelle pression de vapeur saturée. Elle dépend de latempérature. Tant que la pression de vapeur au-dessus du liquide est inférieure à la pression de vapeur saturée qui correspond à cette température, l’évaporation continue. D’après la théorie cinétique, le nombre de ces particules énergétiques augmente avec la température : plus la température s’élève, plus l’évaporation s’accélère. Si les molécules les plus rapides quittent le liquide, la vitesse moyenne de celles qui restent diminue, entrainant un abaissement de la température. Notre mélange va entrer en évaporation si l’on est au voisinage de 80°C à 100°C à l’intérieur du bouilleur.
Mesure de la quantité à distiller
Le vin fermenté se présente sous forme liquide. A l’intérieur, on y trouve de l’éthanol, de l’eau, des résidus de manioc et autres. Notre but est d’estimer au début combien de litres nous avons introduit dans notre bouilleur. Cela s’est effectué par la voie de quatre bidons de 20 litres, donc au départ on a utilisé 80 litres de vin.
Ethanol combustible et avantages socio-économiques
Les bénéficiaires directs et indirects sont nombreux : (i) les ménages, utilisateurs finaux du foyer à combustion éthanol, dont les bénéfices directs sont l’amélioration de la santé et la réduction de la consommation en charbon ; (ii) les producteurs et les revendeurs de l’éthanol, grâce au profit économique de l’activité ; (iii) les planteurs des matières premières (canne à sucre ou manioc), par l’amélioration, voire la stabilité de leurs revenus ; (iv) les employés dans les unités de micro-distillerie qui sont essentiellement recrutées localement; (v) les collectivités décentralisées (fokontany et commune) où sont implantées les unités de production grâce aux ristournes conformément à la Loi 2013-013 sur la production et la commercialisation de l’Ethanol Combustible; (vi) divers autres acteurs économiques impliqués dans ce secteur d’activité. A l’échelle régionale et nationale, cela devra ainsi permettre la création de nombreux emplois, tant au sein des unités micro-industrielles que dans les champs de plantations des matières premières pour la fabrication de l’éthanol, ainsi qu’au niveau des distributeurs/revendeurs. L’existence de la micro-distillerie constitue bien évidemment une aubaine pour les populations locales, notamment en cette période difficile où la recherche d’emploi devient un vrai parcours du combattant. Il s’agit donc d’une source de revenu plus ou moins permanente pour ces familles. Au niveau du ménage utilisateur, un litre d’éthanol permet une cuisson variant de 5 à 8 heures. L’éthanol est plus économique que le gaz mais coûte encore un peu plus cher que le charbon de bois. Mais comme l’expansion de l’activité devra se faire de manière progressive, les prix respectifs du foyer, aussi bien du combustible tendraient à diminuer graduellement, par rapport à la situation au démarrage, grâce à l’économie d’échelle. Cependant, plusieurs autres avantages peuvent être déjà cités, si l’on fait une évaluation rapide de l’usage de l’éthanol en comparaison avec ces combustibles solides. Tout d’abord, il y a l’absence de salissure, due à l’absence de résidus. En outre, l’éthanol brûlé est un des gaz les moins polluants (il libère 92% moins de gaz carbonique que l’essence). Eu égard à ces caractéristiques, l’usage de l’éthanol combustible réduirait les maladies respiratoires chez un ménage qui habituellement consomme du charbon de bois et du bois de chauffe.
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Table des matières
INTRODUCTION
Chapitre 1 : GENERALITES
I. Ethanol à Madagascar
1. Contexte
2. Le potentiel de demande en éthanol comme combustible domestique
3. Initiative
II. Notions en Thermique
1. Conduction
2. Convection
3. Rayonnement
4. Flux de chaleur lié à un débit massique
III. Notions en Chimie
1. Préparation
2. Prétraitement
3. La fermentation
4. Propriétés générales de l’éthanol
Chapitre 2 : ETUDES TECHNIQUES
I. Conception et Dimensionnement
1. Bouilleur avec chaudière incorporée
2. Colonne de distillation
3. Condenseur d’enrichissement
4. Condenseur de recueil
II. REALISATION
1. Découpe
2. Rouleuse
3. Soudage
4. Fabrication
III. Etanchéité du système
1. Circuit principal
2. Jointures
3. Circuit secondaire
IV. Transfert de chaleur
1. Etude des composants
2. Etude de l’ensemble
V. Capteur de température
1. Matériels nécessaires
2. Le câblage
3. Le programme
Chapitre 3 : TESTS ET AMELIORATIONS
I. Tests
1. Mesure de la quantité à distiller
2. Mesure du taux d’alcool au départ
3. Démarrage de la machine
4. Mesure des températures
5. Mesure du taux d’alcool sur le volume obtenu
II. Correspondance
III. Conclusion
IV. Améliorations
Chapitre 4 : IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
I. Positifs
1. De l’unité de production
2. De l’éthanol
II. Négatifs
III. Optimiser les avantages et atténuer les risques
CONCLUSION
ANNEXES
BIBLIOGRAPHIES ET WEBOGRAPHIES
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