COMMUNICATION DE NOTORIETE INTERNATIONALE AVEC ACTE DE CONGRES

Rakotosaona R., Rakotomalala R.M., Andrianaivoravelona J. O., Ramaroson J. D., Andrianary P. A., Randrianarivelo F. « Conception et réalisation d’un gazogène downdraft à usage domestique : application à la gazéification des éclats d’eucalyptus ». Congrès International Plasma & Energie, 15 19 décembre 2014, Ambohitsaina – Antananarivo. La constatation des gaspillages d’énergie par les cuiseurs traditionnels souvent utilisés à Madagascar a motivé la confection du gazogène. Le choix s’est porté sur le type downdraft pour sa souplesse, du point de vue combustibles, mais aussi de l’utilisation du syngas produit. Le gazogène construit à partir des matériels disponibles à Madagascar contient les éléments suivants : la chambre de réaction, son enveloppe et la trémie (qui constituent le corps du gazogène) mais aussi le cyclone, le ventilateur centrifuge, le moteur, le variateur de vitesse et le refroidisseur de gaz (qui constituent les équipements auxiliaires). Nous avons ensuite utilisé le logiciel EES « gasifier », un programme de modélisation pour les gazogènes downdraft afin de déterminer la composition du gaz.

Les tests du gazogène ont été effectués avec des éclats d’eucalyptus avec une humidité de 10,92% et de formule CH1,37 O0,63. A la vitesse maximale, on a obtenu un débit de biomasse de 3,09 kg/h qui décroît avec la diminution de la vitesse et se retrouve à 2,06 kg/h à vitesse minimale. La composition du syngas ne présente pas de différence majeure pour les trois tests concluants, la composition moyenne est CO : 21,3%, H2 : 15%, CH4 : 2%, CO2 : 11,23%, N2 : 50,47 % en base sèche. Ces résultats se sont donc avérés concluants pour les éclats d’eucalyptus. Le recours à des sources d’énergie alternatives est incontournable pour continuer à satisfaire les besoins énergétiques, tout en préservant l’environnement. Pour la majorité des ménages malgaches, le bois reste le premier choix en matière de combustible. Celui-ci est pourtant utilisé d’une manière encore très primitive, ce qui ne permet pas de profiter les innombrables potentiels qu’elle peut offrir. La problématique se pose sur la manière dont il faut exploiter la biomasse afin de rentabiliser le plus possible. La principale raison de cette étude est la conception et la réalisation d’un gazogène à petite échelle dans le but de valoriser la biomasse, considérée comme des déchets à Madagascar, en la transformant en gaz utilisable, ainsi que de réduire la consommation en bois pour la cuisson et pour la fabrication de charbon dans les ménages malgache.

Choix du type de gazogène

Parmi les différents types de gazogène, nous avons choisi de réaliser un gazogène à lit fixe de type co- courant (downdraft) pour les raisons suivantes : • Les gazogènes à lit fixe sont les mieux adaptés aux contextes des pays en voie de développement comme Madagascar car la taille des installations est convenable à l’utilisation domestique (cuisson) ou à la production d’électricité à petite échelle. • Les matériaux de construction sont faciles à se procurer. On a choisi l’acier ordinaire pour le corps du gazogène et l’acier galvanisé pour les tuyauteries, qui sont des matériaux non seulement résistants à l’usure du temps mais aussi disponibles sur le marché local. La chambre de réaction avec la trémie constitue le cœur du gazogène. C’est à l’intérieur de celle-ci que se passent les quatre étapes de la gazéification. Elle a été faite à l’aide d’un tube cylindrique en acier ordinaire de hauteur 450 mm, de diamètre intérieur 260 mm et d’une épaisseur de 4 mm. En bas du tube est soudée une plaque épaisse (5mm) perforée qui maintient le combustible et permet le passage des gaz. Il y a un rétrécissement au niveau de la zone de combustion du gazogène pour réduire la quantité de goudron qui se dépose à ce niveau.

Le corps du gazogène

La chambre de réaction avec la trémie constitue le cœur du gazogène. C’est à l’intérieur de celle-ci que se passent les quatre étapes de la gazéification. Elle a été faite à l’aide d’un tube cylindrique en acier ordinaire de hauteur 450 mm, de diamètre intérieur 260 mm et d’une épaisseur de 4 mm. En bas du tube est soudée une plaque épaisse (5mm) perforée qui maintient le combustible et permet le passage des gaz. Il y a un rétrécissement au niveau de la zone de combustion du gazogène pour réduire la quantité de goudron qui se dépose à ce niveau. L’air est alimenté à la partie basse du gazogène, au tiers de la longueur de la chambre de réaction (une hauteur très commune dans les gazogènes downdraft). D’abord, l’air est amené dans une chambre placée en haut sur le périphérique du réacteur avant d’être distribué à l’aide de trois conduites et ensuite injecté par des buses dans la zone de combustion. Le nombre de buses doit être un nombre impair de telle sorte que le jet d’une buse ne touche pas le jet du côté opposé, en laissant un espace mort entre les deux. Afin de permettre l’assemblage de la chambre de réaction avec son enveloppe, une bride est soudée à 100 mm du haut. Des trous sont percés sur la périphérie de la bride pour l’assemblage par boulon. Les différentes vues de la chambre de réaction sont présentées sur la figure suivante. Le réacteur est surmonté d’une trémie dont l’usage permet un approvisionnement continu de biomasse dans le réacteur pendant un certain temps. Les dimensions de la trémie sont respectivement pour la hauteur et le diamètre de 500 mm et 400 mm. Elle est fermée par un couvercle sur la partie supérieure qui empêche l’air d’entrer par le haut. La figure suivante montre les différentL’espace entre l’enveloppe et le réacteur doit être hermétique et le gaz ne peut être évacué que par une perforation réalisée sur la surface latérale de l’enveloppe. Le gaz passe ensuite dans les équipements auxiliaires du gazogène. Une ouverture a été installée au fond de la cuve, pour récupérer les cendres. La figure N°4 montre l’enveloppe de la chambre de réaction sous différentes vues.

Le débit d’air qui passe dans l’appareil dépend de la vitesse de rotation du ventilateur. Sur le plan technologique, un variateur de vitesse mécanique est conçu pour varier en continu la vitesse au niveau du ventilateur sans arrêter le moteur. Ce type de variateur est moins performant que celui d’un variateur électronique mais le moyen financier de laboratoire ne permettra pas l’acquisition de ce dernier. Le variateur est composé d’une roue menante de 130 mm de diamètre montée sur l’arbre du moteur et d’une roue menée de 100 mm placée perpendiculairement à la première. Cette deuxième roue peut coulisser librement sur l’arbre de transmission à l’aide de la manivelle (f). Pour améliorer le transfert de mouvement entre les deux roues, une gaine en caoutchouc est fixée sur la roue menée