Qu'est-ce que la pyrolyse ?
Du grec pyr, le feu, et lysis, la décomposition : la pyrolyse est la décomposition d'une matière organique par la chaleur, en absence ou en fort manque d'oxygène. Appliquée au bois, elle sépare la biomasse en gaz combustibles, en vapeurs condensables et en un résidu solide riche en carbone.
Quand ce résidu est destiné au sol plutôt qu'au feu, on l'appelle biochar. Quand on condense les vapeurs, on obtient le vinaigre de bois.
sans oxygèneBiochar+Gaz et vapeurs
Dans un four à couverture de flamme, les gaz sont brûlés sur place et fournissent la chaleur du procédé.
Pyrolyse, combustion, gazéification
Les trois procédés chauffent la biomasse ; c'est la quantité d'oxygène qui change le résultat.
| Procédé | Oxygène | Produit principal |
|---|---|---|
| Combustion | Abondant | Chaleur, CO₂, cendres |
| Gazéification | Partiel, contrôlé | Gaz de synthèse, peu de charbon |
| Pyrolyse | Absent ou très limité | Biochar, gaz et vapeurs de pyrolyse |
Ce qui se passe dans le bois
Trois grandes phases, qui se chevauchent en pratique (températures en ordre de grandeur) :
Séchage
L'eau s'évapore. Plus la biomasse est humide, plus cette phase refroidit le foyer.
Dévolatilisation
Hémicellulose, cellulose puis lignine se décomposent et libèrent les gaz qui nourrissent la flamme.
Carbonisation
Le carbone se réorganise en structures stables et la porosité se développe.
Le principe de la couverture de flamme
Un four à couverture de flamme, ou flame cap kiln, est un four ouvert dans lequel la biomasse est chargée par couches. Le principe a été popularisé en 2014 par le four Kon-Tiki de l'Ithaka Institute, diffusé en open source.
- On allume un feu de petit bois au fond du four pour créer une base chaude.
- On ajoute la biomasse par couches successives.
- La couche supérieure brûle en présence d'oxygène et forme une couverture de flammes.
- Cette couverture brûle les fumées et les gaz issus des couches inférieures, et empêche l'oxygène d'y descendre : le bois du dessous se carbonise au lieu de brûler.
Bien conduit, ce mode opératoire réduit fortement les fumées et convertit de l'ordre de 30 à 35 % de la masse de biomasse en charbon.
Les technologies de pyrolyse
Toutes limitent l'oxygène et brûlent les gaz ; elles diffèrent par l'échelle, l'investissement et la biomasse acceptée.
Four à couverture de flamme
À la ferme
Kon-Tiki, Octopus. Foyer ouvert, chargement par couches, biomasse grossière acceptée. Investissement faible.
TLUD
Petite échelle
Allumé par le haut, le front de pyrolyse descend. Petits volumes, biomasse calibrée.
Cornue
Artisanal
Biomasse enfermée et chauffée de l'extérieur ; les gaz retournent au foyer et les vapeurs peuvent être condensées.
Pyrolyse en continu
Industriel
Réacteurs à vis ou four tournant alimentés en plaquettes. Fort débit, investissement élevé.
Réussir sa pyrolyse en four ouvert
À faire
- Utiliser la biomasse la plus sèche possible.
- Charger en couches régulières, au rythme de la flamme.
- Tenir compte du vent, qui modifie la flamme.
- Arrêter le chargement, laisser finir la dernière couche, puis éteindre à l'eau.
À éviter
- Une biomasse humide : plus de fumée, moins de charbon.
- Des « paquets » qui étouffent la flamme.
- Plus de 20 % de plaquettes ou de granulés, qui compactent le foyer.
- Laisser brûler trop longtemps : le charbon finit en cendre.
Sécurité
Un four à couverture de flamme fonctionne à flammes ouvertes. Il demande :
- une présence humaine continue pendant tout le cycle ;
- une zone dégagée (12 m de diamètre pour l'Octopus) ;
- des moyens d'extinction à moins de 5 m ;
- des équipements de protection : gants, lunettes, vêtements non synthétiques ;
- le respect des règles locales de brûlage et de risque incendie.