LES RESIDUS PROVENNANT DE LA CULTURE DU RIZ

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Conversion thermochimique de la biomasse

La conversion thermochimique de la biomasse est une voie prometteuse de la valorisation énergétique, notamment par le biais de la production d’un gaz de synthèse (CO + H2) et correspond à une production de la chaleur. Elle est répartie en quartes catégories qui ont en commun la nécessité d’une température élevée et se distingue par les températures auxquelles les réactions ont eu lieu : la combustion (température flammable de 1900°C), la pyrolyse (300 à 500°C) la liquéfaction (x) la gazéification (800 à 1200°C).

Énergie hydroélectrique

À l’exception de certaines zones de la région Sud de Madagascar dispose d’un énorme potentiel de ressources en eau grâce à ses fleuves et rivières dont les principaux bassins versants drainés sont estimés à 57% de la superficie totale. Mais la valorisation et l’optimisation de l’utilisation de ces ressources restent encore à définir à travers les différents programmes nationaux de développement, socio-économique du pays.
Le potentiel hydroélectrique est composé de cinq sites identifiés sur différents cours d’eau du pays dont présente un potentiel supérieur à 7800 MW. Les cinq régions hydrographiques sont :
− le versant de la montagne d’Ambre.
− le versant du massif de Tsaratanana.
− le versant oriental qui descend vers l’Océan Indien.
− le versant occidentaux et du Nord-Ouest dont les eaux se jettent dans le canal de Mozambique.
− le versant du Sud de Madagascar.
La puissance hydraulique à Madagascar est de l’ordre de 7800 MW, mais seulement environ 115 MW sont exploités et représente environ 1,47 %. La société JIRAMA est la seule productrice d’énergie hydraulique .selon les donnes statistique, la production d’électricité brute totale est constituée à 65,5 % par production hydraulique et 34,5 % par la production thermique.

Combustibles fossiles

Plusieurs recherches mènent aussi bien par les gouvernements et des organismes internationaux ont révélé des indices de tourbes et de pétrole offshore. Mais il est difficile de se prononcer sur l’importance des gisements. Les prospections mènent des années décennies ont confirmé que le pétrole malgache était unsite géologiquement favorable à l’accumulation de pétrole et de gaz peut constituer ainsi un potentiel de réservoir intéressant. Selon certaines sources officielles les années à venir pourraient connaître un début d’exploitation pétrolière.

Énergie solaire

Les techniques photovoltaïques et thermo-hélioélectriques permettent de convertir directement les rayonnements solaires en électricité et en chaleur. La conversion photovoltaïque est déjà compétitive en tant que source d’électricité autonome, isolée des réseaux de distribution d’électricité. Elle ne l’est cependant pas pour des applications de masse couplées aux réseaux. Photovoltaïque est un phénomène physique propre à certains matériaux comme le silicium, l’un des principaux composants du sable.

Principe et fonctionnement du panneau solaire

Le panneau solaire capte la lumière du soleil et les cellules photovoltaïques, ces derniers se transforment en énergie qui donne l’électricité. La régularité contrôle le fonctionnement du système et protège la batterie.
L’électricité est stockée dans la batterie pour qu’on puisse l’utiliser en cas de nécessité. En effet, Cette électricité est transformée en 220 Volts par un convertisseur puis distribuée par un coffret vers les différents récepteurs.
Les récepteurs sont des consommateurs d’électricité : lampes, divers appareils branchés sur les pris électriques, conservateurs à vaccins. L’usager utilise le récepteur et est responsables du fonctionnement et de l’entretien du système.

Conversion de l’énergie solaire

Il y a deux sortes de conversions à savoir conversion thermique (chaleur) et conversion quantique (photoélectrique, photochimique, photosynthèse). La conversion thermique (chaleur) est réalisée suivant deux types de procède à savoir les capteurs plans utilisent les rayonnements directs et diffus et peuvent fonctionner par ciel couvert, les capteurs à concentration bases sur les phénomènes optiques de la réflexion, ils n’utilisent eux que le rayonnement direct, ce qui suppose un ciel clair.

Procédé de production d’énergie éolienne

Pour l’installation du CAPTEUR, on choisit des sites bien dégagés comme aux sommets de montagnes ou au bord de la mer.
Les vents les plus intéressants qui donnent le maximum d’énergie annuelle sont les vents réguliers comme les alizés, ayant une vitesse moyenne de 6 à 8 mètres par seconde. Les capteurs doivent êtres toujours orientés pour faire face au vent.
Le diamètre de l’hélice est en fonction de la puissance désirée, la fréquence de rotation diminue quand le diamètre augmente.
Les pales fines et légères permettent d’obtenir des vitesses des rotations élevées, une roue bipale ou tripale est la plus économique.
L’énergie éolienne désigne l’énergie cinétique du vent utilisée après conversion en énergie mécanique ou électrique.
Cette énergie résulte de la force exercée par le vent sur les pales d’une hélice montée sur un arbre rotatif, qui est lui-même relié soit à des systèmes mécaniques qui servent à moudre le grain ou à pomper l’eau, soit à un aérogénérateur qui transforme l’énergie mécanique en énergie électrique (voir électricité).Toutefois, il convient de montre que cette source d’énergie présenter des avantages et des inconvénients que nous ayons cite ci-dessous :
〈 Le vent est une source d’énergie renouvelable .
〈 Cette énergie n’est pas polluante. Elle ne rejette aucun déchet et n’est pas nocive pour Cette énergie n’est pas polluante. Elle ne rejette aucun déchet et n’est pas nocive pour l’homme .
〈 Son coût de fonctionnement est faible par rapport à la dépense régulière bougies, piles, gasoil pour les groupes électrogènes. Sa capacité de génération d’électricité dépend des caractéristiques du vent .
〈 L’entretien est nécessaire.

Énergie géothermique et énergie des océans

L’énergie géothermique est la chaleur naturelle de l’intérieur du globe généralement, elle est trop profonde pour être utilise (> 10km).
A Madagascar ces genres de source sont peu exploités par manque de connaissance .Vingt et un pays dans le monde utilisent l’énergie géothermique pour produire de l’électricité.
Le prix de l’électricité ainsi obtenue est d’environ 4 C/kWh, et celui de la chaleur produite de 2 C/kWh. On associe des divers types d’émissions à l’énergie géothermique, notamment le dioxyde de carbone, le sulfure d’hydrogène et le mercure. Les roches chaudes et sèches et d’autres gisements non hydro thermiques constituent de nouvelles ressources. Malgré l’importance qu’elle peut revêtir sur le plan économique local, cette énergie ne peut apporter qu’une faible réduction des émissions de carbone. On distingue deux types des géothermies :
〈 la géothermie basse énergie (production de chaleur) 〈 la géothermie haute énergie (production d’électricité).
La frontière entre les deux est peu arbitraire correspondant à la température sous laquelle on ne peut produire de l’électricité qu’avec un rendement suffisant, soit entre 120 °C et 180 °C.

Énergie de la biomasse

Contrairement aux autres énergies renouvelables, la biomasse jouit d’une disponibilité importante .la ou les énergies éolienne, hydraulique, solaire et géothermique sont limites par de contraintes liées au milieu environnent, la biomasse est une alternative plus souples.
L’énergie de la biomasse est tirée de la matière organique, plantes, arbres, rejets des animaux. À note que plus de 80% de la consommation totale en énergie de Madagascar est d’origine ligneuse. Le bois est la première source d’énergie de la biomasse là plus utilisée à Madagascar pour. Le bois de chauffe représente la seule énergie accessible des campagnes tandis que le charbon de bois reste la principale source d’énergie des foyers urbains on estime la consommation moyenne d’un ménage malgache à 2 sacs de charbon par mois soit entre de 60 et 70 kg de charbon par mois. Les cultures énergétiques, la betterave, la canne à sucre, les taillis à courte révolution, etc. Peuvent remplacer des carburants comme le pétrole ou des combustibles comme le charbon.
Les déchets agricoles et urbains constituent également un potentiel énergétique exploitable soit en les brûlant directement pour utiliser la chaleur produite, soit par méthanisation et utilisation du gaz comme source d’énergie. Il faut inclure les résidus urbains solides, les résidus industriels et agricoles, les forêts sur pied et les cultures énergétiques. Nous allons examiner en détaille l’utilisation des ses énergies produites à Madagascar.

CONSOMMATION ENERGETIQUE

Le bilan énergétique a révélé une forte dominance de la biomasse dans la consommation énergétique nationale. En effet, le bois constitue la source d’énergie la plus utilisée dans les ménages. Il représente 96,5%de l’énergie primaire consommée durant l’année 1994 et 71% du bilan énergétique national, évalué à 6570,1, Kilo Tonnes Equivalent Pétrole (KTEP) pour la même année.
À propos des produits pétroliers, la demande globale des ménages est relativement faible, elle vaut 8% du besoin national en combustibles fossiles. La consommation de gaz liquéfié et de pétrole lampant reste la plus importante dans le pays. Ils sont, en grande partie, utilisés pour l’éclairage en milieu rural.
Concernant l’électricité, la quasi-totalité de la production du pays provient des centrales hydrauliques et thermiques de la Société nationale d’électricité (JIRAMA). L’utilisation de l’énergie nouvelle et renouvelable reste encore négligeable malgré les besoins énergétiques sont immenses. L’utilisation énergétique à Madagascar se répartit dans plusieurs secteurs d’activités dont nous allons essayer des le cites :

– Secteur résidentiel
– Secteur transport
– Secteur industriel
– Secteur service commerce public
– et Secteur agriculture pêche –sylviculture

Secteur Résidentiel

A Madagascar, la consommation énergétique du secteur résidentiel sont surtout augmente (+6,3%) d’autant plus qu’il accapare les 50,3% de l’offre d’énergie disponible a été de 1436 Kilo Tonnes Equivalent Pétrole (KTEP) en 1997, soit plus de 60% de la demande en énergie du Pays. Comme pour tout pays en développement, le bois-énergie utilisé sous forme de bois de feu ou sous forme de charbon de bois, constitue la principale source d’énergie des ménages.

En matière de produits pétroliers, même si la demande globale du secteur est relativement faible, la consommation de gaz liquéfié et de pétrole lampant utilisé en grande partie pour l’éclairage en milieu rural, reste la plus importante dans les ménages. Le secteur résidentiel consomme le plus d’énergie. La figure n°10 montre que le bois de feu est le plus utilisé avec 96,5 %, suivi de charbon de bois qui marque un taux de 10,2%, mais les combustibles sont moins utilisés.

Table des matières

PARTIE I : GENERALITES ET RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUES
CHAPITRE I : BIOMASSE ET FILIERE DE CONVERSION
I-1.GENERALITES SUR LA BIOMASSE
I-1-1. Définition et origine
I-1-2. Place et valeur de la biomasse
I-1-3. Caractéristique énergétique de la biomasse
I-1-4. Systématique et constituants de la biomasse
CHAPITRE II. CONVERSION ENERGETIQUE DE LA BIOMASSE
II-1. Conversion biochimique de la biomasse
1) Biochimie de la méthanisation (fermentation)
II-2. Conversion thermochimique de la biomasse
1) La combustion directe
3) Liquéfaction
4) La gazéification
PARTIE II : SITUATION ENERGETIQUE
CHAPITRE I : RESSOURCE ENERGETIQUE
I-1. GENERALITES SUR LES ENERGIES
I-1-1.Énergie hydroélectrique
I-1-2. Combustibles fossiles
I-1-3. Énergie solaire
I-1-4. Énergie éolienne
I-1-5. Énergie géothermique et énergie des océans
I-1-6.Énergie de la biomasse
I-2.CONSOMMATION ENERGETIQUE
I-2-1. Secteur Résidentiel
I-2-2. Secteur Transport (Intérieur Extérieur)
I-2-3. Secteur industriel
I-2-4. Secteur service-commerce-public
I-2-5. Secteur Agriculture-Pêche –Sylviculture
I-3. Enjeux environnementaux
CHAPITRE II : SITUATION NATIONALE DE LA BIOMASSE FORESTIERE
II-1- COUVERTURE FORESTIERE
II-2. ÉVOLUTION DE LA COUVERTURE FORESTIERE ENTRE 1990 et 2005
II-2-1. La déforestation
II-2-1-1. Le rythme de la déforestation
II-2-1-2. Le défrichement
II-2-1-5. Feux de brousse
II-3- SOURCE FORESTIERE A MADAGASCAR
II-3-1. Produit forestier à Madagascar
II-3-2. Consommation de combustible forestière
II-3-2-1.Produits ligneux
II-3-2-2- Ligno-cellulose
II-3-2-3. Sciures et copeaux de bois
CHAPITRE III : PRODUCTION AGRICOLE
III-2. RESIDUS AGRICOLES
III-2-1.Généralité et valorisation sur les différents résidus
III-2-1-1. Le maïs
III-2-1-2. La canne à sucre
III-2-1-3. CACAO
III-2-1-4. ARACHIDE
III-2-1-5. LE COCOTIER
III-2-1-6. CAFE
III-2-1-7. COTON
III-2-1-8. LE NIAOULI
III-2-1-9 JATROPHA
III-2-2.CULTURES DE PLANTATION A TUBERCULES : manioc et pomme de terre
CHAPITRE IV : BIOMASSE FERMENTESCIBLE
V-1. Déchets des animaux
V-1-1. Définition et Origine
V-1-2-1. Quantité du cheptel
V-1-3. Déchets municipales
CHAPITRE V : BIOMASSE AQUATIQUE
V-1. Jacinthe
PARTIE III : LA GAZEIFICATION DE BALLES DE RIZ
CHAPITRE I : DESCRIPTION SUR LE RIZ
I-1. MORPHOLOGIE EXTERNE DE LA TIGE ET DU RACINE
I-1-1. Feuille
I-1-2. L’appareil reproducteur
I-2. STRUCTURE DU GRAIN DE RIZ
I-3. CONSTITUANT DU PADDY DE RIZ
1) Masse de grain de riz cargo
2) Son de riz
3) Balle de riz
I-4. CULTURE DE RIZ A MADAGASCAR
I-5. SAISON DE CULTURE DE RIZ A MADAGASCAR
CHAPITRE II. LES RESIDUS PROVENNANT DE LA CULTURE DU RIZ
II-1. ENQUETES
II-1-1. Les diverses enquêtes
II-1.2. Enquête socio-culturelle
II-2. LA PAILLE
II-2-1. Description de la paille de riz
II-2-2. Potentialité de la paille de riz.
II-2-3. Utilisation actuelle paille
II-2-4. Éléments constitutifs de la paille de riz
II-2-5. Caractéristiques de la paille de riz
II-2-5-1. Composition élémentaire de la paille de riz
II-2-5-2. Caractéristiques énergétiques
II-3. BALLE DE RIZ OU AKOFA
II-3-1. Description de la balle de riz
II-3-2. Traitement du paddy
II-3-3. Potentialité de la balle de riz
II-3-4. Calcul de la quantité de balle de riz utilisé à Madagascar dans le foyer de chaudière de rizière de riz
CHAPITRE III: ETUDES EXPERMENTALES
III-1. INTRODUCTION
III-1-1. Choix de la matière première et dispositif utilisé
III-1.1.1. Préparation de l’échantillon
III-1-2. Les procèdes expérimentaux de la balle de riz
III-1-2-1. Les caractéristiques physiques de la balle de riz
III-1.3. CARACTERISITIQUES CHIMIQUE DE LA BALLE DE RIZ
III-2. ELEMENTS CONSTITUTIFS DE LA BALLE DE RIZ
III-3. COMPOSITION ELEMENTAIRE
III-4. CALCUL D’UN POUVOIR CALORIFQUE DE LA BALLE DE RIZ
III-4-1. Relation pour déterminer le pouvoir calorifique d’un combustible
III- 4- 2. Corrélation entre le pouvoir calorifique et teneur en carbone
CHAPITRE IV : VALORISATION ENERGETIQUE DES BALLES DE RIZ PAR LE PROCEDE DE GAZEIFICATION.
IV-1. LES PROCEDES DE CONVERSION ENERGETIQUE A PARTIR DE GAZEIFICATION DE LA BALLE DE RIZ
IV-1-1.Objectif
IV-1-2. Technique du procédé
IV-2. VALEUR ENERGETIQUE THEORIQUE DES GAZ AVANT ET APRES VAPOREFORMAGE AUTOTERME DE LA BALLE DE RIZ
IV-3. UTILISATION DE GAZOGENESE
IV-3-1. Description
IV-3-2. Mode de fonctionnement
IV-3-4. Détermination de la composition du combustible (CHYOX)
IV-4. RECHERCHE D’UNE CORRELATION SIMPLE ENTRE LES RENDEMENTS EN GAZ AVEC LA BIOMASSE
CHAPITRE V : PREVISION DES RENDEMENT EN GAZ DE LA BALLE DE RIZ EN FONCTION DE SA COMPOSITON
V-1. UTILISATION DE LA BALLE DE RIZ A DIFERENTES ETAT DANS DE GAZOGENESE POUR OBTENIR DE GAZ
V-1-1.Essai d’utilisation de la balle de riz à l’état nature
V-2. DISCUSSION ET RECOMMANDATION
CONCLUSION GENERALES

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Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du Diplôme d’Etudes Approfondies en Génie Minéral DEA

Mots Clés : -Gazéification – Pyrolyse – Combustion – méthanisation – valorisation énergétique de la biomasse – Gazéification des balles de riz