Genese des combustibles solides fossiles

L’énergie, sous toutes les formes, joue dans la vie de l’homme un rôle prépondérant à savoir: l’énergie traditionnelle, énergie hydraulique, énergie éolienne, énergie solaire, énergie nucléaire, énergie chimique, … Pour un pays, le développement économique est accompagné d’une forte croissance des consommations en énergie, par exemple les Européens du XVIIIème siècle avaient consommé 500 à 800 kg d’équivalent pétrole par tête et par an (principalement sous forme de bois), actuellement ils en consomment plus de 4 à 5 tonnes. Dans le Tiers Monde, les énergies traditionnelles comme le bois et le charbon de bois qui ont été longtemps les seules sources d’énergie de l’humanité, jouent toujours un rôle important. Ces énergies traditionnelles servent à la cuisson des aliments et aussi au chauffage des habitations (quand il est nécessaire), par exemple, à Madagascar pour la ville d’Antananarivo, la consommation en kilogramme par jour de charbon de bois est de 287 685 tandis que celle en bois de chauffe atteint 206 734 (1).

Ces prélèvements de bois de feu et son utilisation excessive sont évoqués à la disparition accélérée des ressources forestières et à la dégradation du milieu naturel. Si nous revenons à Madagascar pour les années 80, sur les 13 200 000 ha de forêts et de bois que Madagascar avait, si le reboisement a été estimé à 12 000 ha par an, le déboisement annuel atteignait 156 000 ha (1). L’énergie et l’environnement ne vont pas toujours de paire car l’exploitation de l’un entraîne souvent la destruction de l’autre, et c’est justement pour essayer de trouver une solution à ce problème qu’est le but de notre projet. Effectivement, nous possédons de quantité non négligeable de réserve de lignite à Antanifotsy pouvant subvenir à une partie de notre besoin en énergie.

GENESE DES COMBUSTIBLES SOLIDES FOSSILES

Unité et diversité des combustibles fossiles

L’étude des combustibles fossiles n’est pas dissociable de leur genèse qui permet d’expliquer la filiation et la grande diversité des roches sédimentaires organiques, dont les caractéristiques dépendent de trois groupes de facteurs:
– la nature du paléovégétal;
– les circonstances du dépôt et de l’enfouissement;
– la fossilisation.

Nature des paléovégétales :
Comme la biomasse actuelle, la paléobiomasse offrait une grande variété d’espèces que l’on peut ranger en deux grandes catégories:
– la flore marine;
– la flore continentale.

On peut schématiquement associer la structure du vivant à la typologie de la matière organique sédimentaire.
• Protides: ils donnent des protéines qui sont fonctionnalisées et détruites.
• Lipides: ils produisent des structures paraffiniques retrouvées dans les roches mères des pétroles et dans l’exinite des houilles.
• Glucides: ils fournissent la lignocellulose.

Cette explication, extrêmement simplifiée, vise à fournir une vue synthétique de la genèse de la matière organique sédimentaire.

Dépôt et enfouissement des débris organiques – Diagenèse
La préservation partielle des débris végétaux s’est faite dans des circonstances exceptionnelles, mais elle a dans tous les cas, nécessairement eu lieu sous faible épaisseur d’eau, qui a protégé la matière organique contre l’oxydation totale par l’oxygène de l’air. Le processus de dépôt ne s’est pas déroulé de la même manière en milieu marin et sur la plate-forme continentale.

Dans le premier cas, la biomasse s’est déposée lentement, en subissant une dégradation intense sur le fond marin où elle s’est mélangée avec une quantité appréciable de matières minérales alluvionnaire de fine granulométrie.

Les circonstances du dépôt de la paléoflore continentale sont plus complexes. La formation de couches de charbon s’explique par le mouvement relatif du paléosol de végétation et du niveau d’accumulation des débris organiques. Le paléosol s’est enfoncé progressivement, ce phénomène appelé subsidence compense l’accumulation de la matière organique qui demeure ainsi recouverte d’une mince couche d’eau pendant de longues périodes.

Dans les premiers stades du dépôt, les débris végétaux ont été profondément altérés sous l’influence de l’action bactérienne, des conditions physico-chimiques du milieu et de l’accessibilité de l’oxygène de l’air. La matière organique a connu:
– une destruction par hydrolyse des fonctions vitales protéiques azotées~
– une désorganisation des structures lignocellulosiques sous l’effet de réactions biochimiques dont les agents actifs sont des bactéries et des champignons aérobies en surface, et des bactéries anaérobies en profondeur, la dégradation aérobie libère du dioxyde de carbone et de l’eau, la fermentation anaérobie produit de l’hydrogène sulfuré, de l’ammoniac et du méthane;
– un confinement du milieu ambiant, sous l’effet du dégagement d’hydrogène sulfuré et de l’absence d’oxygène, qui conduit finalement à la destruction des microorganismes;
– enfin, la compaction avec expulsion d’eau qui la met désormais à l’abri des influences atmosphériques.

Fossilisation de la matière organique – Catagenèse

Le sédiment organique fraîchement formé subira au cour de la fossilisation, ou catagenèse, de profondes mais très progressives transformations chimiques qui affecteront notamment la texture poreuse et la structure carbonée résiduelle. Les premières étapes de la catagenèse se caractérisent par la poursuite de l’expulsion d’eau interstitielle et de l’élimination des fonctions carboxyliques à l’état de dioxyde de carbone.

Ces étapes, conjuguées avec l’accroissement de la compaction du sédiment entraînent un changement de couleur des lignites qui passent du brun au noir.

LE LIGNITE D’ANTANIFOTSY

Etude du gisement d’Antanifotsv

La formation du lignite d’Antanifotsy Sambaina se situe à la fin du Tertiaire et au début du Quaternaire. Les coulées de laves de l’Ankaratra ont isolé le bassin de sédimentation (faciès lacustre). Il y eut formation de lignites et de schistes bitumineux, l’ensemble fut ensuite recouvert par d’autres laves. Historiquement, l’exploitation du gisement fut commencée en 1915 et s’est arrêtée en 1949 (Utilisation par le chemin de fer). Différents auteurs ont déjà signalé l’existence de gisement du lignite et de schiste bitumineux d’Antanifotsy notamment: E. Merle 1909; Penier de la Bathie 1912, et Tribe 1920. Mais l’étude sérieuse a débuté avec A. Lenob en 1937, et a été reprise par Henri Besairie en 1963 à qui nous devons une identification précise du gisement. En effet, H.Besairie a fait la synthèse des différents travaux effectués jusque là qu’il publiait comme carte générale de la région. En 1970, le Programme des Nations Unies pour le Développement Energétique dans la République Malagasy prévoyait dans ses plans d’opérations, l’étude des dépôts de lignite d’Antanifotsy et de schiste bitumineux dans ce bassin. L’étude, dont le but était d’évaluer la possibilité de construire une centrale thermique approvisionnant la région en énergie électrique, comprenait essentiellement la description géologique du bassin, les conditions du gisement et la qualité des dépôts de combustibles solides, l’estimation des réserves et les conditions d’exploitabilité des gisements.

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE: LE LIGNITE D’ANTANIFOTSY
1 -GENESE DES COMBUSTIBLES SOLIDES FOSSILES
1.1 – Unité et diversité des combustibles fossiles
1.2- Nature des paléovégétales
1.3 – Dépôt et enfouissement des débris organiques – Diagenèse
lA – Fossilisation de la matière organique – Catagenèse (1)
II- DEFINITION DU LIGNITE. (3)
III – LE LIGNITE D’ANTANIFOTSY
3.1 – Etude du gisement d’Antanifotsy: (4)
3.2 – Situation géographique.: (5)
3.3 – Estimation des réserves en combustibles solides (6)
IV – LES CARACTERISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES DU LIGNITE D’ ANTANIFOTSY
-4.1. La densité.’ (d) (7)
a – Méthode des cubes
b – Calcul direct
4.2 – L’humidité: (H) (8)
4.3 – Teneur en cendre.’ (A) (9)
4.4 – Indice de matières volatiles: (J) (10)
4.5· Teneur en Carbone fixe.’ (C)
4.6 – Pouvoir calorifique supérieur: (PC::) (11)
4. 7 ~ Analyse et caractéristique des cendres: (5)
4.8 – Dosage du Soufre’ (FeS2 et Sulfate) (12)
4.9 – Tableau récapitulatif et conclusion
DEUXIEME PARTIE: ETUDES PRATIQUES EN LABORATOIRE
1 -GENERALITES: (/3)
a – Agglomération sans liant du lignite brut
b – Agglomération avec liants
11- ESSAI D’AGGLOMERATION
2./ -Description
2.2 – Préparatio1l des matières premières
2.2.1· Lignite
a) – Broyage
b) – Triage
c). Epuration
2.2.2 – Liants et additifs
a) – Liant
b) – Additif
2. J – Pesage
2. -1 – Malaxage
2.5 – Mise en forme
2.6 – Traitement thermique
2.6.1 – Séchage des briquettes
2.6.2 – Cuisson
2.6.3 – Epuration des gaz
2.6.4 • Refroidissement
2.7- Caractéristiques des briquettes produites et comparaison avec les autres combustibles
2.7.1 _ Régularité
2.7.2 _ Résistance mécanique
2.7.3 _ Légèreté (porosité)
2.7.4 _ Fumivorité
2.7.5 _ Souplesse du foyer
2.7.6 _ Pouvoir calorifique
1.8 _ CONCLUSION
TROISTEME PARTIE: PROPOSITION D’UN TRAITEMENT INDUSTRIEL
1 _ PARUE TECHNIQUE
1.1 _ Broyage
1.2 – Criblage
J.3 _ Epuration
a’ Par voie sèche
b – Par voie humide
1.-1- Pesa[!e : (description avec proposition des appareils de pesage utilisés en industrie)
J.5 _ Malaxage
1.6 – Mise en forme
/.7- Traitements thermiques
J .7. J _ Séchage
1.7.2 _ Cuisson
1.7.3 _ Epuration
a) _ Combinaison de pouzzolane. de l’eau et de bain de chaux
b) _ Méthode industrielle déjà utilisée: utilisation de ZnO
1.7.4 _ Refroidissement
1.8 – Stockage et conditionnement
Il _ ETUDE SOCIO-ECONOMIQUE
2.1 – Etude du marché
2. J 1 – La capacité potentielle du marché
2.1.2 – Type de produit
2.1.3 _ Financement de l’entreprise
2.2 – Etude de rentabilité de l’investissement
2.21 _ La prévision de recette et dépense d’ exploitation
a)- Personnel et frais
b) _ Investissement
c _ Calcul du résultat brut d’exploitation
2.2.2 Calcul de l’annuité et tableau d’amortissement de I »emprunt
2.2.3 _ Compte d’exploitation prévisionnel
2.2.4 _ Tableau de Ressources et emplois
2.2.5 _ Taux de rentabilité interne TRI
2.2.6 _ Conclusion
CONCLUSION GENERALE
ANNEXES

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