Soutenance mémoire
Le domaine énergétique est un des piliers du développement d’un pays. Il touche tous les secteurs d’activités : agriculture, industrie, transport, communication, hôpitaux, ménages, etc.
A Madagascar, le marché énergétique est dominé par la consommation domestique : la quantité de bois énergie pour cuisson est estimée à 140 000 TJ/an, tandis que le pétrole lampant et l’électricité répondent aux besoins d’éclairage, d’environ 8 000 TJ/an. Le faible niveau de consommation d’énergie du secteur productif reflète le dynamisme actuellement relativement faible de l’économie malgache. En effet, l’offre énergétique à Madagascar est composée à plus de 90% par le bois énergie, tandis que les produits pétroliers et les énergies renouvelables ne représentent respectivement que 7% et 1%, afin de satisfaire la demande en carburants et la production électrique. [8] La demande en énergie s’élève de plus en plus avec la croissance démographique ainsi qu’avec l’amélioration du niveau de vie alors que les ressources forestières et fossiles sont en déclin et seront épuisées dans les années à venir. De plus, la pollution de l’air, la déforestation et le réchauffement climatique liés à la combustion de ces ressources ainsi que la dépendance à l’énergie fossile font aussi des sujets préoccupants.
En effet, les recours aux bioénergies sont incontournables. L’éthanol fait l’un des filières sous exploitées à Madagascar alors qu’il peut remédier au soif énergétique du pays. Sans parler de ses avantages sur la diminution de la production de gaz à effet de serre et des émissions polluantes, une amélioration de l’indépendance énergétique et des créations de nouveaux débouchés pour le monde agricole sont aussi des points positifs sur l’optimisation de cette filière. Tous ces faits évoqués nous ont incités à aborder la présente recherche intitulée « Etude de faisabilité de l’utilisation de l’éthanol dans un foyer domestique ». Ainsi, les buts de ce travail sont de déterminer et de quantifier la possibilité d’utilisation de l’éthanol en tant que combustible domestique, d’étudier la faisabilité technologique, économique et financière liée au foyer à éthanol.
Définitions
Combustible
Les combustibles sont des corps capables de réagir avec l’oxygène par une réaction exothermique d’oxydation. Ils contiennent un agent réducteur. Pour qu’un combustible soit efficace, c’est-à-dire pour que la réaction se poursuive normalement après l’amorçage, il faut que l’oxydation soit assez vive. Les combustibles sont multiples (fioul, pétrole, gaz, charbon…), ils sont de trois familles : solide, liquide et gazeux, mais ils ont un point commun, celui de contenir des combinaisons multiples de carbone et d’hydrogène.
Foyer
Le terme foyer désigne généralement l’endroit utilisé pour faire du feu. Le rôle essentiel du foyer est d’assurer la combustion dans des conditions correctes, c’est-à-dire :
— avec sécurité, ce qui implique la stabilité des flammes et une détection suffisamment précise des extinctions pour éviter les risques d’explosion par rallumage ;
— avec un bon rendement, donc avec le minimum d’imbrûlés gazeux et solides, et l’excès d’air minimal ;
— avec un minimum d’entretien, d’où la nécessité de réduire les parties plus fragiles et plus sensibles au collage des cendres ;
— avec parfois la possibilité d’utiliser soit séparément, soit ensemble, plusieurs combustibles .
Classification des foyers
Plusieurs types de foyers existent selon le combustible utilisé mais ceux à l’usage domestique sont principalement :
– Foyer à combustibles solides
– Foyer à gaz (bouteille à gaz)
– Foyer à combustibles liquides .
Foyers à combustibles solides
Le bois de chauffe est le combustible prédominant pour les quintiles les plus pauvres, les quintiles pauvres et les quintiles 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 ne fournissent de combustibles de cuisson que pour une très petite minorité, dont le gaz de pétrole liquéfié représentant 11% dans les principales villes, mais représentent une part négligeable ailleurs.
Bois de chauffe
Selon les estimations, 95% des ménages à Madagascar dépendent de biomasse d’origine forestière, en premier lieu du bois de chauffe et du charbon de bois pour leur énergie ménagère, avec une consommation nationale annuelle d’environ 9 millions de mètres cubes de bois de chauffage et de 8 millions de mètres cubes de bois en tant que charbon de bois.
La composition chimique élémentaire du bois est variable suivant les espèces. A l’état sec, le bois est composé d’environ
● 50 % de carbone
● 42 % d’oxygène
● 6 % d’hydrogène
● 1 % d’azote
● Et 1 % de minéraux (principalement Ca, K, Na, Mg, Fe, Mn).
La densité du bois varie en fonction de la teneur en eau. Mais voici quelques densités typiques de bois :
● Sapin : 0,4≤d ≤ 0,5
● Pin divers : 0,5≤d ≤ 0,8
● Bois fruitiers : 0,7≤d ≤ 0,8
● Mimosa : 0,7≤d ≤ 0,8
● Palissandre divers (Brésil, Inde, Madagascar) : d >1.
Charbon de bois
Le charbon est une matière combustible obtenue à partir de bois incomplètement calciné. La carbonisation du bois se fait sous atmosphère contrôlée par pyrolyse (en l’absence d’oxygène). Le procédé permet d’extraire du bois, par élévation de la température, les fractions liquéfiables (acide pyroligneux) et gazéifiables, son humidité et toute matière végétale ou organique volatile, afin de ne laisser que le carbone et quelques minéraux.
Ci-après quelques caractéristiques de charbon de bois rencontré au marché :
● Densité : 0,1 à 0,5
● Humidité (%) : 1 à 10
● Teneur en Cendre (%) : 0,5 à 10
● Teneur en Matières Volatiles (%) : 7 à 25
● Teneur en Carbone Fixe (%) : 72 à 92
● Pouvoir calorifique (J/Kg) : 28 006 000 .
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
Chapitre I : Généralités
I.1. Définitions
I.1.a. Combustible
I.1.b. Foyer
I.2. Classification des foyers
I.2.a. Foyers à combustibles solides
I.2.b. Foyer à gaz
I.2.c. Foyer à combustibles liquides
I.3. Evaluation des risques sur les foyers domestiques
I.3.a. Emission de dioxyde de carbone et de monoxyde de carbone
I.3.b. Emission d’oxydes d’azote
I.3.c. Emission de composés organiques volatils
I.3.d. Risque de brulure par contact
I.3.e. Emission d’aldéhydes
Chapitre II : Obtention de l’éthanol
II.1. Préparation de la matière première
II.1.a. Réception des cannes
II.1.b. Mode d’extraction
II.1.c. Vesou
II.1.d. Evaporation
II.1.e. Sous-produit
II.2. Fermentation alcoolique
II.2.a. Types de ferments
II.2.b. Conditions de fermentation
II.2.c. Déroulement de la fermentation
II.2.d. Produits de la fermentation
II.3. Traitements du produit
II.3.a. Distillation
II.3.b. Déshydratation
Chapitre III : Notions de combustion
III.1. Définitions
III.1.a. Combustion
III.1.b. Les comburants
III.1.c. Les combustibles
III.1.d. Explosion, déflagration et détonation
III.2. Point de vue thermodynamique
III.2.a. Pouvoir Calorifique (PC)
III.2.b. Pouvoir comburivore Va et Pouvoir fumigène Vf
III.2.c. Limite d’inflammabilité ou explosivité, point d’éclair et Température d’Auto-Inflammation T.A.I
III.3. Notions d’air théorique
III.3.a. Combustion stœchiométrique
III.3.b. Combustion complète oxydante
III.3.c. Combustion incomplète
ETUDES EXPERIMENTALES
Chapitre IV : Matériels et méthodes
IV.1. Matériels
IV.1.a. Foyer à pétrole
IV.1.b. Casserole
IV.1.c. Balance
IV.1.d. Thermomètre et alcoomètre
IV.1.e. Eprouvette graduée de 500 ml
IV.1.f. Combustibles
IV.2. Méthode de caractérisation : Test d’ébullition d’eau TEE
IV.2.a. Déroulement du test
IV.2.b. Détermination de la consommation en combustible
IV.2.c. Efficience énergétique
IV.2.d. Calcul de la puissance du réchaud
Chapitre V : Etude de l’appareil de départ
V.1. Fonctionnement du foyer avec combustible pétrole
V.1.a. Valeurs obtenues par le test d’ébullition d’eau
V.1.b. Consommation en combustible pétrole
V.1.c. Efficience énergétique
V.1.d. Puissance du foyer à pétrole
V.2. Fonctionnement du foyer à l’éthanol
V.2.a. Valeurs obtenues par le test d’ébullition d’eau
V.2.b. Consommation en combustible éthanol
V.2.c. Efficience énergétique
V.2.d. Puissance du foyer
Chapitre VI : Conception de foyer à éthanol
VI.1. Conception et caractérisations
VI.1.a. Conception du foyer
VI.1.b. Caractérisation du foyer
VI.2. Autres analyses complémentaires
VI.2.a. Analyse de sécurité du foyer
VI.2.b. Efficacité écologique de combustible
VI.3. Mode d’emploi
VI.3.a. Précautions à prendre
VI.3.b. Mode d’emploi
CONCLUSION GENERALE
