Worldlex Wiki grec ancien ( pûr ) « feu » et λύσις lúsis ) « séparation covalentes dans matière organique par décomposition thermique dans un environnement inerte sans oxygène . ]
Ce procédé est largement utilisé dans l' industrie chimique , par exemple pour produire de l'éthylène , diverses formes de carbone et d'autres produits chimiques à partir de pétrole, de charbon et même de bois, ou encore pour produire du coke à partir de charbon . Il est également utilisé pour la conversion du gaz naturel (principalement du méthane ) en hydrogène et en charbon de bois , une application récemment mise en œuvre à l'échelle industrielle. Parmi les applications prometteuses de la pyrolyse, on peut citer la conversion de la biomasse en gaz de synthèse et en biochar , la transformation des déchets plastiques en huile utilisable, ou encore la transformation des déchets en substances éliminables en toute sécurité.
Terminologie
La pyrolyse est un procédé de dégradation chimique qui se produit à haute température (au-dessus du point d'ébullition de l'eau ou d'autres solvants). Elle se distingue d'autres procédés comme la combustion et l'hydrolyse par le fait qu'elle n'implique généralement pas l'ajout d'autres réactifs tels que l'oxygène ( charbon de bois),condensables(huiles lourdes et légères, etgoudron) et des gaz non condensables.
La pyrolyse diffère de la gazéification . Dans l'industrie chimique, la pyrolyse désigne une dégradation thermique partielle de matières carbonées , réalisée sous atmosphère inerte (dépourvue d'oxygène), produisant des gaz, des liquides et des solides. La pyrolyse peut être étendue à une gazéification complète , produisant principalement des gaz souvent avec l'ajout de vapeur d'eau pour gazéifier les résidus carbonés (voir Reformage à la vapeur) .
Types
Les types spécifiques de pyrolyse comprennent :
- La carbonisation est la pyrolyse complète de la matière organique, qui laisse généralement un résidu solide composé principalement de carbone élémentaire .
- La pyrolyse du méthane est la conversion directe du méthane en hydrogène et en carbone solide séparable , parfois à l'aide de catalyseurs métalliques fondus.
- La pyrolyse en milieu hydraté , en présence d' eau ou de vapeur surchauffée , produit de l'hydrogène et une quantité importante de dioxyde de carbone atmosphérique.
- Distillation sèche , comme dans la production originale d' acide sulfurique à partir de sulfates .
- La distillation destructive , comme dans la fabrication du charbon de bois , du coke et du charbon actif .
- La combustion du charbon de bois , la production de charbon de bois.
- Production de goudron par distillation destructive du bois dans des fours à goudron .
- Caramélisation des sucres.
- Les procédés de cuisson à haute température tels que rôtir , frire , griller et griller .
- Craquage des hydrocarbures lourds en hydrocarbures plus légers, comme dans le raffinage du pétrole .
- La dépolymérisation thermique , qui décompose les plastiques et autres polymères en monomères et oligomères .
- La céramisation implique la formation de céramiques dérivées de polymères à partir de polymères pré-céramiques sous atmosphère inerte .
- La catagénèse , la conversion naturelle de la matière organique enfouie en combustibles fossiles .
- Pyrolyse éclair sous vide , utilisée en synthèse organique .
D'autres types de pyrolyse relèvent d'une classification différente qui se concentre sur les conditions de fonctionnement de la pyrolyse et le système de chauffage utilisé, qui ont un impact sur le rendement des produits de pyrolyse.
| Pyrolyse | Conditions de fonctionnement | Rendement en produit de pyrolyse (en % massique) |
|---|---|---|
| Pyrolyse lente à basse température | Température : 250–450 °C Temps de séjour des vapeurs : 10 à 100 min Vitesse de chauffage : 0,1–1 °C/s Taille des particules d'alimentation : 5–50 mm | Bio-huile ~30 Biochar~35 Gaz~35 |
| Pyrolyse intermédiaire | Température : 600–800 °C Temps de séjour de la vapeur : 0,5–20 s Vitesse de chauffage : 1,0–10 °C/s Taille des particules d'alimentation : 1 à 5 mm | Bio-huile~50 Biochar~25 Gaz~35 |
| Pyrolyse rapide à basse température | Température : 250–450 °C Temps de séjour de la vapeur : 0,5–5 s Vitesse de chauffage : 10–200 °C/s Taille de la matière première : <3 mm | Bio-huile ~50 Biochar~20 Gaz~30 |
| Pyrolyse éclair | Température : 800–1000 °C Temps de séjour de la vapeur : <5 s Vitesse de chauffage : >1000 °C/s Taille des matières premières : <0,2 mm | Bio-huile ~75 Biochar~12 Gaz~13 |
| Hydropyrolyse | Température : 350–600 °C Temps de séjour de la vapeur : >15 s Vitesse de chauffage : 10–300 °C/s | Non attribué |
| pyrolyse à haute température | Température : 800–1150 °C Temps de séjour des vapeurs : 10 à 100 min Vitesse de chauffage : 0,1–1 °C/s | Bio-huile ~43 Biochar~22 Gaz~45 |
Histoire
La pyrolyse est utilisée depuis l'Antiquité pour transformer le bois en charbon de bois . Les anciens Égyptiens utilisaient la fraction liquide obtenue par pyrolyse du bois de cèdre dans leur procédé d'embaumement .
La distillation sèche du bois est restée la principale source de méthanol jusqu'au début du XXe siècle. La pyrolyse a joué un rôle déterminant dans la découverte de nombreuses substances chimiques, telles que le phosphore à partir du phosphate d'ammonium et de sodium NH 4 NaHPO 4 dans l'urine concentrée , l'oxygène à partir de l'oxyde mercurique et divers nitrates .
composants de distillation du bois
Décomposition thermique primaire : lors de la pyrolyse traditionnelle des bois résineux, la distillation forme trois états physiques :
- Gaz : Vapeurs volatiles souvent utilisées comme carburant.
- Charbon de bois : Le résidu de carbone solide restant dans le four.
- Distillat liquide : Les vapeurs condensées qui constituent la base d'un raffinage ultérieur.
Séparation du liquide : Le distillat liquide se sépare naturellement (ou est traité) en deux couches distinctes :
- Acide pyroligneux : Une couche aqueuse (à base d'eau) contenant de l'acide acétique et du méthanol.
- Goudron brut : Mélange épais, foncé et huileux contenant des composés organiques lourds.
Distillation fractionnée du goudron brut : Le goudron brut est ensuite distillé en fonction de sa densité et de son point d’ébullition pour produire :
- Huiles légères ( térébenthine ) : Huiles plus légères que l'eau qui remontent à la surface.
- Brai ou goudron : Le résidu lourd et presque solide qui reste au fond.
- Huiles lourdes ( créosote ) : Ce sont les « huiles plus lourdes que l'eau ». Cette fraction spécifique est la créosote médicale ou industrielle, prisée pour ses propriétés conservatrices et antiseptiques.
| pyrolyse lente | pyrolyse rapide | Gazéification | |
|---|---|---|---|
| Produit | Charbon de bois ( combustible solide ) | Bio-huile ( carburant liquide ) | Gaz de synthèse |
| Température | 250–450 °C | 450–600 °C | 700–1000+ °C |
| rendement en liquide | Faible (~30%) | Élevé (~50–75%) | Très faible (<5%) |
| Rendement solide | Élevé (~35–40%) | Faible (~15–20%) | Minimal (cendres seulement) |
| rendement en gaz | Modéré (~35%) | Faible (~15–20%) | Élevé (~85%+) |
Processus et mécanismes généraux
La pyrolyse consiste généralement à chauffer le matériau au-dessus de sa température de décomposition , ce qui rompt les liaisons chimiques de ses molécules. Les fragments se transforment généralement en molécules plus petites, mais peuvent se combiner pour produire des résidus de masse moléculaire plus élevée, voire des solides covalents amorphes .charbon de bois et du vapocraquage du pétrole brut.atmosphère inerte afin d'éviter les réactions chimiques secondaires (telles que la combustion ou l'hydrolyse ). La pyrolyse sous vide abaisse également le point d'ébullition des sous-produits, améliorant ainsi leur récupération.
Lorsque de la matière organique est chauffée à des températures croissantes dans des récipients ouverts, les processus suivants se produisent généralement, par étapes successives ou se chevauchant :la vitamine C et les protéines , peuvent déjà se transformer ou se décomposer partiellement à ce stade.
Défis en matière de sécurité
La pyrolyse se déroulant à des températures élevées, supérieures à la température d'auto-inflammation des gaz produits, un risque d'explosion existe en présence d'oxygène. Un contrôle précis de la température est donc nécessaire pour les systèmes de pyrolyse ; ce contrôle peut être assuré par un régulateur de pyrolyse. La pyrolyse produit également divers gaz toxiques, tels que le monoxyde de carbone . Les risques d'incendie, d'explosion et de dégagement de gaz toxiques sont les plus élevés lors du démarrage et de l'arrêt du système, en cas de fonctionnement intermittent ou lors de dysfonctionnements.
La purge aux gaz inertes est essentielle pour gérer les risques d'explosion inhérents. La procédure n'est pas simple et le défaut d'empêcher l'entrée d'oxygène a conduit à des accidents.
Occurrence et usages
Chimie clandestine
Cuisson
La pyrolyse a de nombreuses applications en cuisine. La caramélisation est la pyrolyse des sucres contenus dans les aliments (souvent après leur production par la dégradation des polysaccharides ). L'aliment brunit et sa saveur se modifie. Ces arômes caractéristiques sont utilisés dans de nombreux plats ; par exemple, l'oignon caramélisé entre dans la composition de la soupe à l'oignon . Les températures nécessaires à la caramélisation sont supérieures au point d'ébullition de l'eau. L'huile de friture peut facilement dépasser ce point. Couvrir la poêle permet de retenir l'eau, qui se condense partiellement, et de maintenir une température trop basse pour permettre la caramélisation.
La pyrolyse des aliments peut également être indésirable, comme dans le cas de la carbonisation des aliments brûlés (à des températures trop basses pour que la combustion oxydative du carbone produise des flammes et réduise les aliments en cendres ).
Coke, carbone, charbons de bois et charbons
Le carbone et les matériaux riches en carbone possèdent des propriétés intéressantes, mais sont non volatils, même à haute température. Par conséquent, la pyrolyse est utilisée pour produire différents types de carbone ; ceux-ci peuvent servir de combustible, de réactif dans la sidérurgie (coke) et de matériaux de construction.
Le charbon de bois est un combustible moins polluant que le bois pyrolysé. Certaines villes interdisent, ou interdisaient autrefois, les feux de bois ; lorsque les habitants utilisent uniquement du charbon de bois (et du coke , un charbon rocheux traité de la même manière ), la pollution atmosphérique est considérablement réduite. Dans les villes où l’on ne cuisine ni ne se chauffe généralement au feu, cette mesure n’est pas nécessaire. Au milieu du XXe siècle, la législation européenne « sans fumée » a imposé des techniques de combustion plus propres, telles que l’utilisation du coke et des incinérateurs à combustion directe , comme mesure efficace pour réduire la pollution atmosphérique.
Le procédé de cokéfaction consiste à chauffer la matière première dans des fours à cokerie à des températures très élevées (jusqu'à coke . Ce procédé est utile en métallurgie , où les températures élevées sont nécessaires pour de nombreux procédés, comme la production d'acier . Les sous-produits volatils de ce procédé sont également souvent valorisables, notamment le benzène et la pyridine . Le coke peut aussi être produit à partir du résidu solide issu du raffinage du pétrole.
La structure vasculaire originelle du bois et les pores créés par l'échappement des gaz se combinent pour produire un matériau léger et poreux. À partir d'un matériau dense semblable au bois, comme des coquilles de noix ou des noyaux de pêche, on obtient une forme de charbon aux pores particulièrement fins (et donc à surface spécifique beaucoup plus importante), appelé charbon actif , qui est utilisé comme adsorbant pour une large gamme de substances chimiques.
Le biochar est le résidu de la pyrolyse incomplète de matières organiques, par exemple celles issues de feux de cuisson. Il constitue un composant essentiel des sols de terra preta associés aux anciennes communautés indigènes du bassin amazonien . La terra preta est très recherchée par les agriculteurs locaux pour sa fertilité supérieure et sa capacité à favoriser et à maintenir une microflore bénéfique plus riche que celle des sols rouges typiques de la région. Des efforts sont en cours pour recréer ces sols à partir de biochar , le résidu solide de la pyrolyse de divers matériaux, principalement des déchets organiques.
Les fibres de carbone sont des filaments de carbone utilisés pour fabriquer des fils et des textiles très résistants. Les articles en fibres de carbone sont souvent produits par filage et tissage de fibres d'un polymère approprié , puis par pyrolyse du matériau à haute température (de rayonne , mais le polyacrylonitrile est devenu le matériau de départ le plus courant. Pour leurs premières lampes électriques fonctionnelles, Joseph Wilson Swan et Thomas Edison ont utilisé des filaments de carbone obtenus par pyrolyse de fils de coton et d'éclats de bambou, respectivement.
La pyrolyse est la réaction utilisée pour recouvrir un substrat préformé d'une couche de carbone pyrolytique . Elle est généralement réalisée dans un réacteur à lit fluidisé chauffé à les valves cardiaques artificielles .
biocarburants liquides et gazeux
Dans les composants de la biomasse, la pyrolyse de l'hémicellulose se produit entre 210 et 310 °C. La pyrolyse de la cellulose commence entre 300 et 315 °C et se termine entre 360 et 380 °C, avec un pic entre 342 et 354 °C. La lignine commence à se décomposer vers 200 °C et se poursuit jusqu'à 1000 °C.
Le carburant diesel synthétique issu de la pyrolyse de matières organiques n'est pas encore économiquement compétitif. Une efficacité plus élevée est parfois obtenue par pyrolyse éclair , dans laquelle une matière première finement divisée est rapidement chauffée entre Le gaz de synthèse est généralement produit par pyrolyse.
La faible qualité des huiles produites par pyrolyse peut être améliorée par des procédés physiques et chimiques, ce qui pourrait augmenter les coûts de production, mais peut s'avérer économiquement judicieux à mesure que les circonstances changent.
Il est également possible d'intégrer ce procédé à d'autres techniques telles que le traitement mécano-biologique et la digestion anaérobie . La pyrolyse rapide est également étudiée pour la conversion de la biomasse. Du bio-huile combustible peut également être produit par pyrolyse en milieu aqueux .
Pyrolyse du méthane pour la production d'hydrogène
La pyrolyse du méthane est un procédé industriel de production d'hydrogène « turquoise » à partir de méthane , par élimination du carbone solide du gaz naturel . Ce procédé en une seule étape produit de l'hydrogène en grande quantité et à faible coût (moins cher que le reformage à la vapeur avec séquestration du carbone ). Il ne génère aucun gaz à effet de serre et ne nécessite aucune injection de dioxyde de carbone en puits profonds. Seule de l'eau est rejetée lorsque l'hydrogène est utilisé comme carburant pour les camions électriques à pile à combustible , la production d'électricité par turbines à gaz et pour des procédés industriels tels que la production d'engrais ammoniacal et de ciment. La pyrolyse du méthane est un procédé opérant à environ 1065 °C pour produire de l'hydrogène à partir de gaz naturel, permettant une élimination aisée du carbone (le carbone solide étant un sous-produit du procédé). Le carbone solide de qualité industrielle peut alors être vendu ou mis en décharge et n'est pas rejeté dans l'atmosphère, évitant ainsi l'émission de gaz à effet de serre (GES) ou la pollution des eaux souterraines provenant d'une décharge.
En 2015, la société Monolith Materials a construit une usine pilote à Redwood City, en Californie, afin d'étudier la possibilité de industrialiser la pyrolyse du méthane en utilisant des énergies renouvelables. Le succès de ce projet pilote a ensuite conduit à la construction d'une usine pilote de plus grande envergure à Hallam, dans le Nebraska, en 2016. En 2020, cette usine était opérationnelle et pouvait produire environ 14 tonnes d'hydrogène par jour. En 2021, le Département de l'Énergie des États-Unis a soutenu le projet d'expansion majeur de Monolith Materials en lui accordant une garantie de prêt d'un milliard de dollars. Ce financement permettra de construire une usine capable de produire 164 tonnes d'hydrogène par jour d'ici 2024. Des projets pilotes sont en cours avec des distributeurs de gaz et des usines de biogaz , notamment avec des entreprises comme Modern Hydrogen. La production en volume est également évaluée dans l'usine pilote de « pyrolyse du méthane à grande échelle » de BASF, par l'équipe de génie chimique de l'Université de Californie à Santa Barbara et dans des laboratoires de recherche tels que le Laboratoire des métaux liquides de Karlsruhe (KALLA). L'énergie consommée pour la chaleur du procédé ne représente qu'un septième de l'énergie consommée par la méthode d'électrolyse de l'eau pour la production d'hydrogène.
La société australienne Hazer Group a été fondée en 2010 pour commercialiser une technologie initialement développée à l'Université d'Australie-Occidentale. Cotée à l'ASX depuis décembre 2015, elle finalise actuellement un projet de démonstration commerciale visant à produire de l'hydrogène renouvelable et du graphite à partir d'eaux usées et de minerai de fer, grâce à une technologie de catalyseur mise au point par l'Université d'Australie-Occidentale (UWA). Ce projet d'usine de démonstration commerciale, une première en Australie, devrait produire environ 100 tonnes d'hydrogène combustible et 380 tonnes de graphite par an à partir de 2023. Initialement prévu pour 2022, le projet a été annoncé le 10 décembre 2021. « Le 10 décembre 2021, Hazer Group (ASX : HZR) a le regret d'annoncer un retard dans la fabrication du réacteur du projet de démonstration commerciale Hazer (CDP). Ce retard devrait entraîner un report de la mise en service, désormais prévue après la date cible du premier trimestre 2022. » Le groupe Hazer a des accords de collaboration avec Engie pour une installation en France en mai 2023, un protocole d'entente avec Chubu Electric & Chiyoda au Japon en avril 2023 et un accord avec Suncor Energy et FortisBC pour développer une usine de production d'hydrogène Burrard-Hazer de 2 500 tonnes par an au Canada en avril 2022 BASF , l'une des plus grandes entreprises chimiques au monde, mène des recherches sur la pyrolyse de l'hydrogène depuis plus de 10 ans.
Éthylène
La pyrolyse est utilisée pour produire de l'éthylène , le composé chimique le plus produit industriellement à grande échelle (plus de 110 millions de tonnes par an en 2005). Ce procédé consiste à chauffer des hydrocarbures issus du pétrole à environ de vapocraquage . L'éthylène ainsi obtenu sert à fabriquer de l'antigel ( éthylène glycol ), du PVC (à partir de chlorure de vinyle ) et de nombreux autres polymères, comme le polyéthylène et le polystyrène.
semi-conducteurs
Le procédé d' épitaxie en phase vapeur organométallique (MOCVD) repose sur la pyrolyse de composés organométalliques volatils pour obtenir des semi-conducteurs, des revêtements durs et d'autres matériaux. Les réactions impliquent la dégradation thermique de précurseurs, avec dépôt du composant inorganique et libération des hydrocarbures sous forme de déchets gazeux. Le dépôt s'effectuant atome par atome, ces atomes s'organisent en cristaux pour former le semi-conducteur massif. Le silicium polycristallin brut est produit par dépôt chimique en phase vapeur de silanes.
- L’arséniure de gallium , un autre semi-conducteur, se forme par co-pyrolyse du triméthylgallium et de l’arsine .
Gestion des déchets
Dans le domaine de la gestion des déchets de pneus, la pyrolyse des pneus est une technologie bien établie. Parmi les autres produits issus de la pyrolyse des pneus de voiture figurent les fils d'acier, le noir de carbone et le bitume. Ce secteur se heurte à des obstacles législatifs, économiques et commerciaux. L'huile issue de la pyrolyse du caoutchouc des pneus présente une teneur élevée en soufre, ce qui lui confère un fort potentiel polluant ; par conséquent, elle doit être désulfurée.
La pyrolyse alcaline des boues d'épuration à basse température (500 °C) peut améliorer la production Géorgie a annoncé un partenariat avec Igneo Technologies pour la construction d’une grande usine de recyclage de produits électroniques d’une valeur de 85 millions de dollars dans le port de Savannah . Le projet ciblera les appareils à faible valeur ajoutée et à forte teneur en plastique présents dans les déchets, grâce à l’utilisation de plusieurs broyeurs et fours employant la technologie de pyrolyse.
Les déchets issus de la pyrolyse peuvent également être utilisés pour fabriquer des produits utiles. Par exemple, le rétentat riche en contaminants provenant de la pyrolyse en milieu liquide de déchets d'emballages multicouches post-consommation peut être utilisé comme nouveau matériau composite de construction, qui présente une résistance à la compression plus élevée (10–12 MPa) que les briques de construction et les maçonneries (7 MPa), ainsi qu'une densité inférieure de 57 %, soit 0,77 g/ cm3 .
Pyrolyse en une étape et pyrolyse en deux étapes pour les déchets de tabac
La pyrolyse a également été utilisée pour tenter de réduire les déchets de tabac. Une méthode a consisté à séparer ces déchets en deux catégories : les feuilles de tabac (TLW) et les bâtonnets de tabac (TSW). Les TLW désignent tous les déchets provenant des cigarettes et les TSW, tous ceux provenant des cigarettes électroniques. Les TLW et les TSW ont été séchés à 80 °C pendant 24 heures et conservés dans un dessiccateur. Les échantillons ont été broyés afin d’homogénéiser leur composition. Les déchets de tabac (TW) contiennent également des composés inorganiques (métaux), dont la teneur a été déterminée par spectrométrie d’émission atomique à plasma inductif (ICP-OES). L’analyse thermogravimétrique (ATG) a été utilisée pour étudier la dégradation thermique de quatre échantillons (TLW, TSW, glycérol et gomme de guar ) sous différentes conditions de température dynamique. Environ un gramme de TLW et de TSW a été utilisé pour les tests de pyrolyse. Au cours de ces analyses, le biochar, un résidu solide produit par le réacteur à 650°C. La deuxième phase,constituée d'hydrocarbures, a été collectée par un piège à solvant froid et triée par chromatographie. La troisième et dernière phase, les produits de pyrolyse gazeux, a été analysée par micro-GC en ligne.
Deux types d'expériences ont été menés : la pyrolyse en une étape et la pyrolyse en deux étapes. La pyrolyse en une étape consistait en une vitesse de chauffage constante (10 °C min⁻¹ ) de 30 à 720 °C. Dans la seconde étape de la pyrolyse en deux étapes, les produits de pyrolyse issus de la pyrolyse en une étape étaient pyrolysés dans une seconde zone de chauffage maintenue à 650 °C. La pyrolyse en deux étapes visait principalement à étudier l'efficacité de la conversion de Boudouard, où l'on observe une gazéification spontanée lorsque les températures dépassent 710°C. Bien que ces observations aient été faites à des températures inférieures à 710°C, elles sont très probablement dues aux capacités catalytiques des composés inorganiques présents dans les déchets liquides. Des mesures ICP-OESont permis d'approfondir l'étudeet de constater qu'un cinquième du pourcentage massique résiduel était constitué d'espèces calciques (CaOdans un état d'équilibre dynamique. Ceci explique la diminution de masse observée entre 660°C et 710°C. Les différences entre les pics des thermogrammes différentiels (DTG) de TLW et TSW ont été comparées. TLW présentait quatre pics distincts à 87, 195, 265 et 306°C, tandis que TSW présentait deux chutes importantes à 200 et 306°C, avec un pic intermédiaire. Ces quatre pics indiquent que TLW contient des additifs plus diversifiés que TSW. Le pourcentage de masse résiduelle entre TLW et TSW a également été comparé ; la masse résiduelle de TSW était inférieure à celle de TLW pour les deux L'expérience de pyrolyse en une seule étape a montré des résultats différents pour le organic substances such as polymers, plastics and coatings from parts, products or production components like extruder screws, spinnerets and static mixers. During the thermal cleaning process, at temperatures from volatile organic compounds, hydrocarbons and carbonized gas.Inorganic elements remain. Several types of thermal cleaning systems use pyrolysis:
Synthèse chimique fine
La pyrolyse est utilisée dans la production de composés chimiques, principalement, mais pas exclusivement, en laboratoire de recherche.
Le domaine des agrégats d'hydrure de bore a débuté avec l'étude de la pyrolyse du diborane ( pentaboraneetdécaborane. Ces pyrolyses impliquent non seulement un craquage (pour donnerla condensation.
La synthèse de nanoparticules , de zircone et d'oxydes utilisant une buse ultrasonique dans un processus appelé pyrolyse par pulvérisation ultrasonique (USP).
Autres utilisations et occurrences
- La pyrolyse est utilisée pour transformer les matières organiques en carbone dans le but de réaliser une datation au carbone 14 .
- Les liquides de pyrolyse issus de la pyrolyse lente d'écorces et de chanvre ont été testés pour leur activité antifongique contre les champignons lignivores, révélant un potentiel de substitution aux produits de préservation du bois actuellement utilisés , bien que des tests complémentaires soient nécessaires. Cependant, leur écotoxicité est très variable : si certains sont moins toxiques que les produits de préservation du bois actuels, d'autres liquides de pyrolyse présentent une écotoxicité élevée, susceptible d'avoir des effets néfastes sur l'environnement
- La pyrolyse du tabac , du papier et des additifs contenus dans les cigarettes et autres produits dérivés génère de nombreux composés volatils (dont la nicotine , le monoxyde de carbone et le goudron ) responsables de l'arôme et des effets néfastes du tabagisme sur la santé . Des considérations similaires s'appliquent à la consommation de marijuana et à la combustion d' encens et de spirales anti-moustiques .
- La pyrolyse se produit lors de l' incinération des déchets , générant potentiellement des composés volatils toxiques ou contribuant à la pollution de l'air si la combustion n'est pas complète.
- Les équipements de laboratoire ou industriels peuvent parfois s'encrasser de résidus carbonés provenant de la cokéfaction , la pyrolyse de produits organiques entrant en contact avec des surfaces chaudes.
génération de HAP
Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) peuvent être générés par la pyrolyse de différentes fractions de déchets solides , telles que l'hémicellulose , la cellulose , la lignine , la pectine , l'amidon , le polyéthylène (PE), le polystyrène (PS), le polychlorure de vinyle (PVC) et le polyéthylène téréphtalate (PET). Le PS, le PVC et la lignine génèrent des quantités importantes de HAP. Le naphtalène est le HAP le plus abondant parmi tous les hydrocarbures aromatiques polycycliques
Lorsque la température passe de 500 à 900 °C, la plupart des HAP augmentent. Avec l'augmentation de la température, le pourcentage de HAP légers diminue tandis que celui des HAP lourds augmente.
Outils d'étude
Analyse thermogravimétrique
L'analyse thermogravimétrique (ATG) est l'une des techniques les plus courantes pour étudier la pyrolyse sans limitation de transfert de chaleur et de masse. Les résultats permettent de déterminer la cinétique de perte de masse. Les énergies d'activation peuvent être calculées par la la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) et à la spectrométrie de masse . À mesure que la température augmente, les composés volatils générés par pyrolyse peuvent être mesurés.
Macro-TGA
En ATG, l'échantillon est chargé avant l'augmentation de température, et la vitesse de chauffage est faible (inférieure à 100 °C min⁻¹ ) . La macro-ATG permet d'utiliser des échantillons de l'ordre du gramme pour étudier les effets de la pyrolyse sur les transferts de masse et de chaleur.
Pyrolyse-chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse
La spectrométrie de masse par pyrolyse (Py-GC-MS) est une procédure de laboratoire importante pour déterminer la structure des composés.
apprentissage automatique
Ces dernières années, l'apprentissage automatique a suscité un intérêt considérable dans la recherche sur la prédiction des rendements, l'optimisation des paramètres et la surveillance des processus pyrolytiques.