REPL!ElLIQLJE
INSTITUT SENEGALAIS
DU SENEGAL
DE RECHEZCHEZ AGRICOLES
i
MINISTERE DU DEYELOPPI3lEW RURAL
1
DEPARTEMEBT DES l?lXHERm
SLJR LE3 PRODUCTIONS FORESTIE?RES
.)
_’
i
CARBONISATION DU BOIS ET DE LA TOURBE
EN FOUR METALLIQUE TRANSPORTABLE
-Analyse du produit: final-
Babou NIXXJR
Physico-chimiste du bois
MEMOIRE DE CONFIRMATION DE CHERCHEUR A L'ISRA
JANVIER 1986
CENTRE NATIONAL DE RECHERCHES FORESTIERES
Dakar

---

i
-SOMMAI’RE-
P a g e
A V A N T - P R O P O S
1
INTRODUCTION
2
Chapitre 1 : LES CARACTERISTIQUES DE LA h44TYXRE I%EMXRE
l- Le bois
5
11 - Les caractéristiques anatomiques et physico-chimiques du bois
5
11.1 - Les caractéristiques anatomiques
5
11.11 - Au point de vue macroscopique
5
11.12 - Au point de vue microscopique
5
11.2 - Les caractéristiques chimiques
6
11.21 - Composition
6
11.22 - Constitution
6
11.23 - Les autres composés
7
11.3 - Les caractéristiques physiques
8
11.31 - La densité
9
11.32 - L’humidité
9
11.33 - Le pouvoir calorifique
1 1
2 - La Tourbe
17
21 - Nature et mode de formation de la tourbe
17
22 - Les caractéristiques physico-chimiques de la tourbe
18
Chapitre 2 : LA ON1 SATION
1 - Les différentes étapes de la carbonisation
2 1
1 1 - La combustion
2 1
1 2 - La déshydratation
2 5
1 3 - La distillation (carbonisation)
2 5
1 4 - Le refroidissement
2 5
2 - Les mécanismes chimiques de la carbonisation
26
3 - Les facteurs agissant sur la carbonisation
27
3 1 - La temperature
27
32 - La duree de carbonisation et le gradient de température
28
33 - La matière Premiere
28
33.1 - L’essence
28
33.2 - La teneur en humidité
29
33.3 - Les dimensions des bois
29
3 4 - Le type d’installation et la qualification de l’opérateur
30

---

4 - Notions de rendement
3 0
5 - Nature et propriétés du charbon de bois
3 1
5 1 - Les propriétés physiques du charbon de bois
3 1
51.1 - La reprise d’humidité ou stabilité
32
51.2 - La friabilité
32
52 - Les propriétés chimiques du charbon de bois
32
52.1 - Les matières volatiles
32
52.2 - La teneur en carbone pur (carbone fixe)
33
52.3 - Le pouvoir calorifique
~
33
52.4 - Les teneurs en cendres
3 4
Chapitre 3 : ETUDE EXPE?RIMENTALE
1 - Matériel et méthode
36
.
11, - Matériel
36
11.1 - Description du four
36
1 2 - Méthode
38
12.1 - Le conditionnement du bois
38
12.2 - Le chargement du four
38
12.3 - L’allumage
39
\\
12.4 - Suivi de la carbonisation
39
12.5 - Le refroidissement
4 1
12.6 - Le défournement et la mise en sac:
42
1 3 - Résultats et interprétations
45
13.1 - Résultats
45
13.2 - Interprétations des résultats
63
13.21 - Rendement pondéra1 sur matière anhydre et
rendement énergétique à la carbonisation
63
13.22 - Caractéristiques physico-chimiques du produit final
6 4
13.23 - Analyses économiques
65
13.24 - Evolution de la température en fonction du temps
6 6
Chapitre 4 : CONCLUSIONS GENERALES ET PERSPECTIVES DE RECHERCHE
1 - Conclusions générales
69
2 - Perspectives de recherche
7 1
LISl’B BIBLIOGRAPHIQUES
ANNMES.

---

- l -
- A V A N T - P R O P O S -
Le bois ccmbxtible est utilisé au Sénégal sous deux formes :
l
.
bois de feu le plus souvent dans des “foyers trois pierres” en zone rurale ;
. charbon de bxis dans des foyers malgaches en ville et II&E dans les campagnes.
La transformation du bois en charbon s’acccxnpagne d’une trks grande perte d’énergie, ce qui
laisse penser qu’il ne convient pas toujours de carboniser le bois. Mais, ce qui canpte finalement,
c’est le rendement total, de la récolte du bois à la ccmbustion du charb , par rapport au rendement
du bois directement brûlé. Fntre le bois et le charbon, il faut alors choisir celui qui danne le
plus de chaleur par unité de volume ou de poids.
Il faut, en général, six à sept tonnes de bois partiellement vert pour obtenir une tonne
de charbon livrable. On a calculé qu’en brûlant environ 23 kg de bois partiellement vert à ciel
ouvert, on obtenait la même quantité de chaleur qu’en bx3Usn-t 1 kg de charbon de bois dans un fourneau
bien conçu (7) ; or la csrbonisaticn de 23 kg de bois dcnne 3 kg de charkn. Dans ce cas, il est
trois fois plus rentable de carboniser le bois que de le brûler directement.
D’un autre côté, si on sèche le ‘cois et qu’on le brûle dans un fourneau bien conçu efficace
à 15 %, on obtient le rendement thermique qu’avec une même quantité de charbon (7) mis, contrairernznt
au bois, le charbon peut brûler sans fumée -ni. flamme. Il est moins enccmbrant, plus facile à conserver
parce que ncn attaqué par les insectes et les chan&gnons, plus maniable. Ces qualités font que
le char?xn est mieux indiqué que le bois à être br9l.é dans les appartements des villes. Il reste et reu-
tera encore le cantustible de choix des citadins, à moins qu’ils puissent obtenir du pétrole, du
gaz ou de l’électricité à bon marché.
Lorsque le bois est produit sur place, il est préferable de le tkiler que .de le carboniser.
Mais lorsqu’il doit être transporté sur des distances assez lcngues (supérieures ou egales à 80
km) , il est ccncurrencé par le charbon dent le transport est meilleur marché par unité énergétique.
Dans le cas de la tourbe, le probEme ne se pose pas étant donné qu’à 1 ‘état naturel, elle
n’est pas directement mobilisable par les ruraux et sa canbustion à l’état brut dégage une quantité
très importante de f’urkes et de matières volatiles.
Ccmpte tenu,des multiples avantages que procure. le chsrbon et son impact sur la déforestetion,
il nous a paru nécessaire de mener des recherches sur les n&hodes de transformation et de valori-
sation du bois et de la tourbe, paklièlement à celles entreprises par le CEE33 sur la cantustion.
<,

---

- 2 -
- I N T R O D U C T I O N -
Dans les pays en développement, la consommation d’énergie d’origine
ligneuse représente 75 % e n m o y e n n e d e l’energie t o t a l e consomnée., p l u s d e
8 0 à 9 0 % de cette énergie ligneuse est utilisée par les ménages pour la cuisson
des aliments.
Au Sénégal plus particulièrement, la consomnation totale de combustible
ligneux est estimée à 4 . 6 m i l l i o n s d e m3 équivalent rondin soit 1,3 millions
de tonnes équivalent pétrole.
l’utilisation du bois occasionne alors, chaque
année, un déboisement de 50 000 hectares de foret naturelle.
Devant cette situation de plus en plus alarmante du fait de l’augmen-
tation de la population (2,8 90 par an) et de l’accroissement de l’urbanisation,
un certain nombre d’actions de recherches est mené : recherches sylvicoles
a u CNRF/ISRA,
recherches sur les économies d’énergie au CERER et recherches
sur les possibilités de substituer une partie du bois combustible par le tourbe
(CTS/CNRF/CERER).
I l s e t r o u v e , c e p e n d a n t , q u e
l ’ u t i l i s a t i o n d o m e s t i q u e d e
l
la tourbe brute pose un certain nombre de contraintes : dégagement assez important
de fumées, de matières volatiles et de cendres. Il’s’est avéré utile ainsi de
la carboniser avant la combustion.
Les premières expériences de carbonisation ont d’abord fait appel
aux méthodes
t r a d i t i o n n e l l e s :
meule traditionnelle et meule casamançaise.
L e s r é s u l t a t s o n t é t é p e u satisfaisants quant au rendement en charbon, au
temps de carbonisation extrêmement long et au prix de revient technique du
kilogramne de charbon de tourbe.
Dans le cadre du mémoire de confirmation de chercheur de I’ISRA
et à la demande de la Compagnie des Tourbières du Sénégal, nous nous somnes
proposés d’expérimenter une
technique de carbonisation peu connue au Sénégal,
bien qu’ancienne en Europe : à savoir le four métallique transportable.

---

-3-
Le but de l’étude est d’évaluer, d’une part, les performances du
four par rapport aux méthodes
traditionnelles quant aux rendements matière
et énergétique et, d’autre part, de determiner les avantages socio-économiques
d e l a d i t e methode.
Le suivi de l’évolution de la température en fonction
du temps nous renseignera sur les mécanismes thermo-chimiques de la carbonisation.
Le rapport se scinde en deux grandes parties :
- une partie bibliographique où nous traiterons des caractéristiques physico-
chimiques de la matière Premiere (bois et tourbe) et des paramètres de la
carbonisation ;
- une étude expérimentale comportant la description du four, les aspects techniques
et économiques, les résultats comentés suivis de leur interprétation ;

---

1 Chapitre 1 1
j LES CARACTERISTIQUES DE LA MATIERE PREMIERE (
1
I

---

-5-
I I-LE BOIS\\
11 - Les caracteristiaues anatomiques et Physico-chimiques du bois
11.1 - LES CARACTERISTIQUES ANATOMIQUES
11.11 - Au point de vue macroscoeigue
--- --------------------. - --
Une observation macroscopique de la coupe transversale d’un tronc
ou d’une branche permet de distinguer, de l’extérieur vers l’intérieur,
1 ‘écorce,
l e l i b e r ( p a r t i e très fine) ou phloème puis le bois proprement
dit ou xylème. Entre le xylème et le phloème se trouve la fine couche du
Cambium. Le xylème lui-même se subdivise en aubier puis bois de coeur plus
foncé au centre (Fig. 1). L’écorce (partie morte) assure la protection de
l’arbre alors que le liber, le cambium et l’aubier forment la partie vivante.
Les ce1 lules cambiales,
par division,
ajoutent
chaque
année une
épaisseur de matériau ligneux. L’aubier assure la conduc t ion de 1 ‘eau depuis
la racine jusqu’à la cime et le liber, en sens inverse, assure la conduction
de la sève élaborée. Le bois de coeur est une zone morte dans laquelle s’accumu-
lent des produits de conservation qui assurent la protection contre les
parasites animaux et végétaux.
On distingue également, en coupe transversale, une alternance de
zones
sombres et de zones claires appelées cernes. E!n zone tempérée, les
c,ernes sont annuels alors qu’en zone tropicale ils sont moins nets et dépendent
des saisons.
11.12 - Au @oint de vue microsqique
m-m ---------m----------
- --
La masse ligneuse
des
résineux
(gymnospermes) est constituée, à
90 ou 95 %, d’une seule sorte de cellules, la trachèide. Ces cellules allongées
dans le sens longitudinal peuvent mesurer plusieurs millimètres de long
(3 mn en moyenne). Les feuillus ou angiospermes sont constitués par un nombre
de cellules plus varié (fibres, vaisseaux, parenchyme, rayons, etc.) (Fig.2).
Les fibres de feuillus sont en général plus courtes ( 1 mn en moyenne).
./.

---

-6-
Notons,
enfin,
que l’ultrastructure d’une fibre de bois montre,
de l’extérieur vers l’intérieur, trois types de couches (Fig. 3) : la lamelle
moyenne,
la paroi primaire et la paroi secondaire plus importante formée
elle-même de trois couches (Sl, S2, S3). Il peut même exister, dans certains
cas, une quatrième couche plus profonde appelée couche G ou W généralement
gélatineuse.
11.2 - LES CARACTERISTIQUES CHIMIQUES
Pour comprendre et interpréter les réactions mises en jeu dans les
procédés thermiques de valorisation énergétique du bois, il est nécessaire
d’avoir une idée de sa composition et de sa structure chimique.
11.21 - Composition
--- ---m--m
Le bois est un matériau dont la composition chimique varie très
peu suivant l’espèce. Aussi, on admet que le bois anhydre contient en masse
- 49 à 50 % de carbone,
- 6 % d’hydrogène,
- 43 à 44 % d’oxygène,
- 0,2 à 0,5 % d’azote.
Toutefois,
selon la nature de 1 ‘essence ou le lieu de récol te, les bois
ont des teneurs variables en matières minérales (calcium, magnésium, sodium,
potassium, fer, silice, phosphore, soufre, etc.). Certains auteurs, admettant
les chiffres moyens de 50 % de carbone, 6 % d’hydrogène, ont donne, COME
formule brute approximative du bois, ramenée à un atome-gramme de carbone,
soit 24 g pour la molècule de bois anhydre.
c1,44' OO, '
11.22 - Constitution
-m------m---
Le bois est un mélange de trois types de polymètres naturels : cellulose,
lignines et hemicellulose dans les proportions approximatives de 50 96 ; 25 9” et
25 % en fonction de l’espace et des variations écobiologiques telles que
différences génétiques intraspécifiques et conditions de croissance (peuplement,
nature du Sol). La cellulose et les hémicelluloses sont des polymères d'hydrate

---

-7-
de carbone formés à partir de molècules monosaccharidiques ou oses (sucres
simples). La lignine est un polymère de phénylpropanes substitués.
La cellulose est le polymère le plus abondant dans le bois (et les
végétaux en général ) . La molécule de cellulose est un polymère de glucopy-
ranose ; chaque chaine linéaire élémentaire, contenant environ 200 molécules
monomères
liées en 1-4, est associée à d’autres chaines pour former des
microfibrilles ou
fibrilles
élémentaires.
Le degré de polymérisation de
la cellulose peut se situer entre 1000 et 3000 unités de glucose (Fig. 4).
Les hémicelluloses participent,
comne
l a c e l l u l o s e , à 1 ‘ é d i f i c e
de la paroi du bois. Ce sont des molécules constituées par des polyosides
à courtes chaines ramifiées formées de pentoses (arabanes, xylanes), d’hexoses
(mananes,
galactanes) et d’acides uroniques ac.glucuronique, galacturonique)
(Fig. 5 et 61 (11).
Si la structure de la cellulose est la même dans les différentes
espèces, par contre les hémicelluloses varient considérablement selon l’essence
et,
notamment,
entre feuillus et résineux. Les hémicelluloses des feuillus
sont génCrale.ment riches en pentoses, tandis que celles des résineux contiennent
d’avantage d’hexoses.
L a l i g n i n e ( o u p l u t ô t l e s lignines) est un polymère polyphénolique
tridimen sionnel
incrus tant
les polysaccharides. Les monomères constitutifs
de la lignine sont des alcools p-coumarylique, coniférylique et sinapylique
ou les aldéhydes correspondants. Ces monomères sont associés de façon complexe
et encore mal définie. FREXIDEWERG
a proposé la formule globale de la lignine
de conifére (Fig. 6).
11.23 - Les autres corneosés
--------*----- w-m-
Outre les polymères constituant la paroi cellulaire, les bois des
différentes
essences contiennent, en quantités variables, diverses substances
de faible poids molkculaire appelees
collectivement matieres extractibles.

---

-8-
Ces substances comprennent : les terpènes,
les graisses et les cires, les
composés phénoliques, les alcaloîdes et les matières minérales.
.
les terpènes sont présents en grande quantité dans les résines, les huiles
essentielles ;
.
les graisses sont des esters d’acide gras et de glycérol. Les acides gras
peuvent être saturés, mono, di ou trieniques ;
. les cires sont des esters d’acides gras et d’alcools gras (alcool en CIG’et Czs)
. les composés phénoliques :
les phénols simples regroupent les aldehydes
et les acides benzolques et cinnamiques libres ou estérifiés. Quelques
quinones sont aussi signalées. Elles peuvent être parfois responsables
de la toxicité de certains bois. Les tanins étant des composés phénoliques
faisant précipiter les protéines, représentent le groupe le plus important.
Il existe deux types de tanins : les tanins hydrolysables, esters d’acides
g a l l i q u e s ( e t s e s d é r i v é s ) a v e c u n monosaccharide,
s o u v e n t l e g l u c o s e
et les tanins condensés, polymères de flavanol ou diol . Les tanins sont
utilisés en tannerie èt dans‘l’industrie des colles ;
. les ,natières minérales constituent les cendres. Les bois tropicaux peuvent
contenir jusqu’à 7 8 de cendres. Toutefois, la majorité d’entre eux n’en
contient que 0,5 à 2,5 %. Beaucoup de ces matières minérales sont essentielles
à l a c r o i s s a n c e d e l ’ a r b r e . L e u r r é p a r t i t i o n e s t l i é e à l ’ é c o l o g i e d e
l’individu mais aussi à l’organe considéré. On en trouve beaucoup dans
les feuilles et les écorces et moins dans le tronc. Il s’agit des Ca,
K, Mg, Mn, Na, P, Cl et 50 autres oligoéléments.
La
silice
représente
cependant
u n e
importance
considérable en
raison des inconvénients qu’elle peut apporter dans la technologie des bois
(sciage, mise en copeaux, chaudière).
11.3 - LES CARACTERISTIQUES PHYSIQUES
Le bois est un combustible dont les qualités énergétiques sont
largement
influencées par un certain nombre de ses propriétés physiques,
notamment la densité, l’humidité et le pouvoir calorifique.

---

- 9 -
11.31 - La densité
----------
Par définition, la densité d’un corps est le rapport de sa masse
à celui d’un égal volume d’eau ou d’air, suivant qu’il s’agit d’un solide
d’un liquide ou d’un gaz. Certains auteurs utilisent le terme de densité
à la
place de la masse volumique (ou masse spécifique) qui est le rapport
de la masse par le volume. Nous adopterons, dans notre étude, la dernière
définition. Ainsi, la determination
de la densité posera un certain nombre
de problèmes du fait que le bois est un matériau poreux,
hétérogène par
laprésence des cernes, hygroscopique.
Pour palier à ces contraintes, les techniciens du bois définissent
plusieurs types de densité :
- Zes densités apparentes
. la densité anhydre qui corresponld à la masse anhydre/volume anhydre
.
la densité sèche à l’air qui correspond au rapport de la masse
par le volume à l’humidité considérée ;
.
l a d e n s i t é basale é g a l e à la masse anhydre/volume saturé d’eau
(on
l’appelle
également
l’infradensite).
Cette densité
minimale donne
plus de renseignements sur la matériau bois quand on sait qu’elle donne
une idée sur la quantité de matière sèche C(ontenue dans le bois ;
- Za dens<té intrinsèque qui correspond à la masse spécifique du matériau
ligneux(paroi
de la fibre). Cette densité vraie peut être déterminée à
l’hélium . Elle est toujours la même et égale à 1,53 g/cm3 pour les bois
siliceux..
La densité des bois tropicaux varie dans une large fourchette allant
de 0,let 0,2 pour le Balsa,.?.e Parasolier. et le Cécropia à 1,2 et 1,3 pour
le Licana et le Coula.
11.32 - L'humidité
------w.---
Le bois est un matériau très hygro8scopique. La quantité d’eau retenue
par le bois, à l’état d’équilibre, dépend de l’humidité de l’air ambiant,

---

__---
- 10 -
de la température et de la pression atmosphérique. Certains auteurs indiquent
que, lorsque l’humidité de l’air est de 100 %, l’humidité dans le bois s’équi-
libre autour de 30 00 sur brut.
L’eau est différemment localisée à l’intérieur du bois. On trouve
en effet de l’eau dans les vides cellulaires (eau libre), de l’eau de saturation
située dans les membranes cellulaires
( e a u d e s a t u r a t i o n ) e t d e l ’ e a u q u i
entre dans la constitution intime des molécules du bois (eau de constitution).
Lorsqu’on chauffe le bois, c’est d’abord l’eau libre qui est éliminée
(on dit que le bois a atteint son taux de saturation). L’eau de constitution
n’est éliminée qu’après destruction totale du bois.
Conme pour la densité, on définira plusieurs types d’humidité :
- humidité en % de la masse brute
M h - Mo
E = --'- x 100
Mh
ou Mh
= masse de l’échantillon à étudier
Mo = masse de l’échantillon anhydre après dessication
à 105*C jusqu’à poids constant.
- humidité en % de la masse anhydre
Mh - Mo
H % =
x 100
Mo
- on
emploie également le terme de siccité qui correspond au pourcentage
de matière sèche par rapport ti la matière brute
M O
SiccitéS%=’

x100
Mh
Ces notions d’humidité, extrêmement limportantes, donnent une idée
précise sur le rendement de carbonisation. De ce fait, avant toute carbonisation,
il est nécessaire de connaître la masse anhydre de la matière premiore.

---

- 11 -
Notons, enfin, que l’humidité varie à 1 I intérieur du bois. L’aubier
contient beaucoup plus d’eau (40 à 60 %) que le bois de coeur (20 à 25 %)
sur brut.
11.33 - Le pouvoir calorifigue
- - - - - - - - - - - - - - - - - - em
Le pouvoir calorifique est, par définition, la quantité de chaleur
dégagée par la combustion de l’unité de poids de ce corps. Le pouvoir calorifique
s’exprime en joules par kg (ou en Kcal/kg). Le
pouvo i r
calorifique
est
dit
pouvoir
calorifique
supérieur (PCS) lorsque l’eau formée au cours de la
combustion est condensée (récuparation de la chaleur latente de condensation).
Ces conditions sont celles des mesures de la bombe calorimétrique (combustion
à volume constant).
Le pouvoir calorifique est dit pouvoir
calorifique
inférieur
(pci 1 lorsque la combustion est effectuée à pression constante,
c’est-à-dire à l’air libre. Dans ce cas, l’eau de cmnbustion n’est pas condensée,
c’est ce qui se passe lors d’une utilisation pratique du bois et du charbon
de bois.
Le pci se déduit par le calcul du pcs en connaissant le nombre
de molécules d’eau formées et la chaleur de l’eau engagée par le passage
de l’état vapeur a l’état liquide à la température initiale. On admet générale-
ment pour du bois la formule générale approchée suivante :
pi = pcs- - 2508 x’ 9 11 en KJ/kg
h étant le 96 pondéra1 d’hydrogène dans le bois
2508 KJ/kg, la valeur de la chaleur latente de condensation de l’eau à
0%.
Pour 6 % d’hydrogène (teneur moyenne dans le bois), nous avons donc
pi = pcs - 1354 en KJ/kg
Le pci d’un corps varie dans de larges proportions suivant son degré d’humidité.
La quantité de chaleur diminue quand la teneur en eau du bois augmente.
E3n fonction de l’humidité considérée, on définira plusieurs types
de pouvoir calorifique inférieur :

---

- 12 -

---

- 13 -
L E S ‘iNiTiALES D U CAM8iuM
Ili i ii
c
a.

---

- 14 -
PAROI SECONDAIRE
COUCtiE INTERNE (~531
PAROI SECONDAIRE
C O U C H E M O Y E N N E (S2)
PAROI SECONDAIRE
COUCHE EXT;z*
.
- PAROI PRIMAIRE
l
SUBSTANCE
INTERCELLULAIRE

---

U -1) -CI,LJWS~
n-cl-(:I.UCOSE
CELLOUIOSE
--+P CELLULOSE
Figure .4 : Constitution de la chaîne de cellulose à partir de fi - D - glucose.
..__ _
--
x- ~-~-~-~-~-~-~-~.~~~-~ .-x
l
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X-A-X-X-X-X-X-Y-X-X-X-X-X-X-X
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G U
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GLUCOSE
MANNOSE
GALACTOSE
G
M
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- M - M - G - M -
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---

- 16 -
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CH-J
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OH
OH
OH
ALCOOL
ALCOOL
ALCOOL
SINAPALOEHYDE
P-COUMARYLIQUE
CONIFERYLIOUE
SINAPYLICIUE
L------L
-.-F
Figure 3: : Kcprésentation d e s monom~res.
Figure $ : Sc h& ma constitutionnel dc jignine de conifirc.

---

- 17 -
- si E = humidité du bois sur brut
100 - E
Pe=pQX---
25,08 x E e n KJ/kg
100
avec Pe = pci à ‘humidité, E (KJ/kg)l
Po = pci sur bois anhydre (KJ/kg)
- si H = humidité du bois en pourcentage du poids sec
PO - 25,08X H
Ph =
x 1 0 0
‘100 + H
Ph = pci à humidité H (KJ/kg)
PO = pci sur bois anhydre (KJ/kg)
Le pouvoir calorifique supérieur des bois tropicaux est en moyenne
de 20 MJ/kg (4700 à 4800 Kcal/kg) . Certains bois peuvent s’écarter de cette
moyenne.
21 - Nature et mode de formation de la tour&
La tourbe est un dépôt d’origine végétale, essentiellement organique,
en voie de décomposition, forme au cours de 1 ‘époque quaternaire en mi 1 ieu
aquatique dans un certain nombre de sites ou tourbières dont beaucoup fonction-
nent encore .de nos j.ours (8).
Les conditions de gisement dépendent essentiellement des facteurs
locaux climatiques, topographiques et hydrogéologiques. La tourbe se développe
par accumulation de végétaux dans des zones où l’abondance de l’eau et la
température favorisent, d’une part, leur croissance et, d’autre part, empêche
leur décomposition en profondeur, subit à l’abri de l’air sous une faible
c o u v e r t u r e d ’ e a u e n m i l i e u r é d u c t e u r e t anahrobie,
une
degrada t ion lente
biochimique appelée humification.

---

- 18 -
Dans son environnement naturel, la tourbe contient 80 à 90 % d’eau,
le reste étant constitué de matières végétales et de matières minérales.
Ces dernières peuvent représenter 2 à 50 % du poids de ma.tière sèche et
constituent ce que l’on appelle les cendres. La vitesse d’accumulation de ‘la
tourbe varie beaucoup suivant le contexte morpho-climatique et le type de
végétation. En rêgle générale, elle est plus élevée en zone tropicale qu’en
zone tempérée.
La profondeur de ces dépôts organiques varie de quelques dizaines
de centimètres pour des tourbières récentes, à plusieurs dizaines de mètres
pour les tourbières anciennes. Une épaisseur de 1 à 2 m est en général nécessaire
pour qu’une tourbière soit économiquement intéressante, mais d’autres paramètres
interviennent
également (superficie de la tourbière, qualité de tourbe).
Ces dépôts sont tous situés à proximité ou en surface du terrain naturel car ce
sont, de par leur nature’ même, des formatiotis rêcentes à l ’ é c h e l l e d e s .temps
géologiques.
Dans notre expérience, nous avons travaillé sur de la tourbe exploitée
dans la zone des Niayes, si tuée le long de la côte ouest du Sénégal. Cette
tourbe de bonne qualité contient en moyenne 25 % de s&bl,e.
22 - Les caractéristiques physico-chimiques de la tourbe
La tourbe se caractérise par une forte teneur en eau (80 à 90 %),
une forte concentration en matières volatiles (60 à 70 %), une teneur totale
en carbone fixe moins élevée (50 à 60 %) que les autres combustibles fossiles,
une faible densité sur sec voisine de l’uniité, une faible valeur de réflectance,
une faible teneur ensoufre et des teneurs relativement élevées en oxygène
et en azote.
Ces carat téristiques
confèrent à la tourbe un pouvoir calorifique
peu élevé, supérieur cependant à celui des combustibles ligneux
(bois),
une réactivité élevée due au taux de matières volatiles assez important.
Cette dernière donne à la tourbe une bonne aptitude à la combustion et à
et à la gazéification (8).

---

- 19 -
Le tableau ci-dessous montre les principales caractéristiques de
la tourbe par rapport à quelques combustibles usuels.
lYHE4J 1: F?3xiples caractéristicps de la taxb.2 par rqprt à qHqu3
axixHiblesuswls (d'u@s k~c&mtdesynthekegéoZogique
du Projet d'mploitatùm des Tmbzs des Nicnjes - Janvier 1984).
-
7--
%SWSEC
bois
tcenjx!
lignite
l-mille
fuel
48-50
50-60
60 - 75
76 - 95
8 0 - 8 6
6,0 - 6,5
5 - 6,5
4,5 - 5,5
2,5 - 5,O
l.l,5 - l2,5
38-42
Xl-40
15 - 30
2 - 15
1,5 - 2,5
0,5 - 2,5
1,0 - 2,5
1,o - 2,0
0,5 - 1,5
0,2 - 0,3
0,l - 0,2
0,5 - 3,0
1,o - 3,0
2,0 - 2,8
Ivhtièm wlatiles
70 - 85
60 - 70
40-60
5 - 5 0
mir calorifiw
@rieur (Kcal/kg)
3400-4ml
34x- 5100 um-68ccl
m - m
9900-1om

---

) Chapitre II 1
L A C A R B O N I S A T I O N

---

- 21 -
La carbonisation est la décomposition thermo-chimique de la matière
, organique en conditions contrôlées.
S e l o n l ’ i n t é r ê t qu’ i l s p o r t e n t s u r l e
p r o d u i t f i n a l ,
certains
auteurs
u t i l i s e n t d ’ a u t r e s t e r m e s p o u r d é s i g n e r
le même processus :
. carbonisation : finalité -> charbon de bois
. d i s t i l l a t i o n : f i n a l i t é -> j u s pyroligneux
. gazéification : finalité -7 gaz
Suivant l’appareillage utilisé, on distinguera trois types de carboni-
sation’ (‘Fig.. 9 ) :
_
- l a c a r b o n i s a t i o n p a r c o m b u s t i o n p a r t i e l l e : l ’ é n e r g i e n é c e s s a i r e à l a
carbonisation est fournie par une partie de la charge ( fosses, meules,
fours en maçonnerie, fours métalliques) ;
- la carbonisation par chauffage externe : l’énergie nécessaire à la carboni-
s a t i o n e s t f o u r n i e p a r u n foyer de chiauf fe externe par 1’ intermédiaire
d’une surface d’échange (vase, clos, cornue) ;
- l a c a r b o n i s a t i o n p a r c o n t a c t d e g a z c h a u d : l ’ é n e r g i e n é c e s s a i r e à l a
carbonisation est fournie par des gaz chauds provenant d’un foyer externe
et mis en contact direct avec la charge.
Dans notre étude, il s’agira surtout de carbonisation par combustion partielle.
1 1 - LES DIFFERENTES ETAPES DE LA CARBONISATION (
En f o n c t i o n d e
l’évolution de la température,
on distingue cinq
grandes étapes ‘lors du processus de carbonisation par combustion partielle :
la combustion,
la déshydratation,
l a d i s t i l l a t i o n ( c a r b o n i s a t i o n ) e t l e
refroidissement (Fig.10 et Tab. 2 ) (6).
11 - La combustion
Lorsque le feu est mis en place par les points d’allumage, la tempéra-
t u r e m o n t e b r u s q u e m e n t j u s q u ’ à 6 0 0 o u 900c’C. En e f f e t , u n e p a r t i e d e l a

---

Source de chaleur
combustion de
Chauffage
direct par
circulation
ixes
de gaz
chauds iner-
tes 5 tra-
p.
vers le bois
Fours m6tal
b carboni-
liques
ser
(JOambiotte
Reichatt
e t c . ) ’
Claotiii’i~.:\\tion
S’i,y. Q

dot
ZtErncL;
dc
carbonisation
--ICI-

---

- 23 -
F i g 1 0 :
C a r b o n i s a t i o n d e I’Eucalyptus s a l i g n a e n f o u r
m é t a l l i q u e p o r t a b l e I M a r k V)
E v o l u t i o n d e l a t e m p é r a t u r e e n f o n c t i o n d u t e m p s .
TEMPERATURE
6 0 0
l C
5 0 0
4oc l .’
30( 3 -
2 0 0 . .
10 0.
0
4
0
12
16
2 0
2 4
H E U R E S
d’aprés A n d r é M o y e r ( U g a n d a A v r i l 701

---

- 24 -
1;48LE4u 2 : LES différentes J$EBS d’w carbisatim partielle en
fmctim ck l’évolutim de la teqkature d’aprk A. NIER
[SD).Ouganda, Avril 1970
S t ade
T~MuR3
r?raaits
fIbb..stim
Tq%~~ture &iante
à65Yc
co2 ’ 72O
lX&@ratatim
1cKl à lzooc
IIL 0
- aci& acétiqw
Distillatim
-eau
(carbcnisatim)
270 - 6ixx
- rlT%ham1
-m
- 02’ fa or,, 3, N2
F&froidisxnxt
6CKFC à la teqxkatunz
tiiante

---

- 25 -
charge en contact direct des braises et en excès d’oxygène s’enflarnne très
vite. Ce phénomène déclenche aussitôt les phases suivantes.
12 - La déshydrata'tlon
E n t r e 1 0 0 e t 200°C,
l e b o i s perld s u r t o u t s o n h u m i d i t é . C ’ e s t l a
période endothermique correspondant au séchage, au cours de laquelle peuvent
être éliminés quelques composés volatils
en traînés par
la vapeur d’eau.
La durée de cette phase dépend de l’.humidité du bois et de la méthode de
carbonisation.
13 - La distillatioti karbonisation)
. '
D è s q u e l ’ e a u e s t é l i m i n é e , i l y a u n e a u g m e n t a t i o n t r è s r a p i d e
de la température consécutive à la decomposition des constituants du bois
(réaction exothermique). Il se forme un mélange de produits constitué princi-
palement d’ acide acétique, de méthanol et de goudron qui s ’ échappent dans
la fumée. Si la structure de la cheminée (ou des cheminées) le permet, ce
melange p e u t s e condenser et couler sous forme de jus pyroligneux sur les
parois internes.
L a f i n d e l a p h a s e d e d i s t i l l a t i o n s e m a n i f e s t e p a r l a r é d u c t i o n
et le changement de couleur des fumées qui deviennent bleues. Il faut alors
arrêter la carbonisation.
14 - Le refroidissement
Le temps de refroidissement dépend de la technique de carbonisation,
de l’épaisseur et de la capacité radiative.des parois de l’appareil utilisé,
Le tableau ci-après montre les différentes phases d’une carbonisation
p a r t i e l l e e n f o n c t i o n d e
l’évolution de la température d’après une étude
d’André MWEB (18).

---

- 26 -
2 - LES MECANISMES CHIMIQUES DE LA CARBONISATION
La formation du charbon et des produits de distillation se réalise
à partir des différents composés constituant le bois. Cette formation a
lieu au fur et à mesure de la dégradation de ces constituants dont elle
suit la facilité de dégradation.
A partir des hémicelluloses (xylanes), composés les moins stables
thermiquement, se forme’
tout d’abord de l’eau qui s’ajoute à celle qui
provient de l’humidité du bois, puis de l’acide acétique et formique provenant
des groupements acétyles et carbonyles des acides uroniques et du furfural
par déshydratation.
La cellulose est caractérisée par une grande stabilité thermique
due aux liaisons hydrogènes des chaines de glucose donnant à la cellulose
sa structure cristalline. La pyrolyse de la cellulose conduit par hydrolyse
interne et déshydratation à un produit primaire qui est le levoglucosane.
Celui-ci est stable jusqu’à environ ZlOOC,
mais se décompose à par tir de
270°C pour dOMer de 1 ‘eau, les acides formiques et acétiques et des produits
phénoliques. A partir de 500°C, une partie des grosses molécules se reconduisent
et s’agrègent au charbon. Les petites molécules, elles, se décomposent à
250°C pour donner les gaz obtenus lors de la carbonisation (gaz carbonique,
oxyde de carbone et acide acétique).
Les lignines se décomposent par rupture’ de liaison éther (fragiles)
c-o-c et donnent des fragments aromatiques : vanilline,
syringaldehyde
phénols, crésols et galacol.
Ces produits phénoliques se décomposent au fur et à mesure que
la température augmente pour donner du méthanol qui provient des groupenents
mothoxylcs substittlant sur les cycles.
Notons que le charbon est produit par tous las compos&, organiques.
Toutefois,
les quanti tas recueil lies dépcnden t de la nature de la mat iere

---

- 27 -
première, . Les rendements en charbon sont élevés pour la lignine
(50 à
60 %),
faibles pour la cellulose et les hydrates de carbone en général (20
à 25 “a), donc interddiaires pour le bois. De même, tous les constituants
du bois donnent des gaz, mais la plupart d’entre eux proviennent de la cellulose
et des pentosanes, tandis que les lignines se gazeifient beaucoup plus lentement,
Elles donnent,
cependant ,
plus d’hydrocarbures que la cellulose,
toutes
choses égales par ailleurs (5).
1 3 - LES FACTEURS AGISSANT SUR'LA CARBONISATION 1
De nombreux paramètres influent sur les résultats d’une carbonisation
(rendement en charbon, gaz et pyroligneux, temps de carbonisation, qualité
du charbon, etc.), mais l’importance de chacun de ces paramètres dépend
de la méthode de carbonisation.
31 - La température
La température de carbonisation, conditionnant les propriétés physico-
chimiques des produits obtenus, est, certes,
l ’ u n d e s f a c t e u r s l e s p l u s
importants.
Il est donc nécessaire de bien la contrôler pour obtenir un
/
charbon aux caractéristiques desirées.
Il se trouve cependant que le contrôle
se heurte à plusieurs difficultés dans le cas des carbonisations par com-
bution partielle.
La quantité de gaz et de pyroligneux produite est proportionnelle
à la temperature de réaction, contrairement au rendement pondéral. La qualité
chimique du charbon
(q6 de carbone fixe) augmente avec la température au
détriment de ce même rendement. En effet, la perte de matières volatiles
est d’autant plus importante que la température de réaction est élevée,
ce qui favorise l’augmentation du taux de carbon.e
fixe et une baisse du
rendement.

---

- 28 -
32 - La duree de carbonisation et le Qradient de température
Lors de la décomposition thermo-chimique de la matière ligneuse,
la répartition quantitative et les qualites des composés formés sont strictement
liées à la cinétique de réaction de décomposi t ion, el le-même liée au grad ient
de température et à la durée de carbonisation.
En effet, au cours d’une carbonisation (pyrolyse lente), les composés
ont le temps de se former puis de réagir les uns sur les autres ou de de
s’autopolymériser lors de réactions secondaires. Tel n’est plus le cas lors
d’une pyrolyse rapide et d’une gazéification où la montée de température
est inférieure à une seconde. Onn’obtient pratiquement plus de charbon, mais
presqu’uniquement des gaz et des liquides (23).
33 - La matière première
Les caractéristiques de la matière première ont une incidence sur
le choix et sur les performances de l’équipement de carbonisation. Les trois
facteurs les plus importants sont l’essence, la teneur en humidité et les
dimensions des bois.
33.1 - L’ESSENCE
l3-1 régle générale, toutes les essences de bois peuvent être carbonisées
pour produire un charbon utilisable. La teneur en cendre est peu variable
d ’ u n b o i s à l ’ a u t r e , mais varie considérablement à l’intérieur d’un même
bois. En effet, 1 ‘écorce a une teneur en cendre excessive et donne un charbon
très friable pour la plupart des usages.
Les
résineux
( gymnospeme 1
donnent en général un bois plus
friable et moins dense que les feuillus tropicaux (angiospermes). Ce phénoméne
s ‘explique par le fait que les feuillus tropicaux sont souvent plus denses
et plus riches en lignine que les résineux. Les bois malades ou pourris produi-
sent un charbon de mauvaise qualité qui est beaucoup plus friable car la
structure de départ est plus fragile.

---

- 29 -
Les essences de reboisement à croissance rapide (fort accroissement
en volume) donnent en général un bois peu dense et, par conséquent, un faible
rendement en charbon par unité de volume de bois. Il sera ainsi nécessaire
de choisir les essences et les modes de traitement qui procurent un rendement
maximum de bois en poids. Dans l’état actuel des recherches, les EucaZptus restent
le genre botanique le plus en faveur.
3 3 . 2 - LA TENEUR EN HUMIDITE
L’humidité contenue dans la charge du bois doit être évaporée en
brûlant une quantité sup.plémentaire de bois, ce qui abaisse le rendement
global. La durée du cycle complet de carbonisation se trouve également augmentée,
d’ou accroissement des coûts. Le volume du bois vert étant supérieur, par
ailleurs, à celui du bois sec, le coefficient de remplissage se trouve diminué
lorsqu’on enfourne du bois vert (5).
Le séchage à l’air de certaines essenc’es (Ac~cZa seya2, Prosopis, etc. )
presente un certain nombre de contraintes, à savoir : les pertes dues à
l’alteration p a r les champignons et les attaques d’insectes. Il faut trouver
alors. un compromis entre le temps de séchage afin d’avoir une perte d’humidité
maximale, et les pertes dues aux insectes et aux ch-gnons.
3 3 . 3 - LES DIMENSIONS DES’ BOIS
La vitesse de carbonisation est en relation étroite avec la taille
des bois. Les gros morceaux se carbonisent lentement du fait que la transmission
de chaleur à l’intérieur du bois est relativement lente. Notons que la section
transversale du bois a une influence plus prépondérante que la longueur
dans le sens du fil de bois.
Avec des bois provenant des peuplements artificiels, il est possible
d’avoir des morceaux de dimension uniforme,. En forêt naturelle, on aura
,des bois de taille très variée. Le tronçonnage et
le fendage augmentant
le prix de revient de la matière première, il serait préférable de carboniser
le bois de gros diamètre en fosse ou en meule qui ont un cycle lent de carbo-
nisation.

---

- 30 -
34 - Le type d'installation et la qualification de l’op&ateur
Dans le cas de procédé par combustion partielle, la qualification
de l’opérateur est très importante mais dépend du type d’installation utilisé.
Dans certains procédés artisanaux traditionnels,
type meule ou fosse, elle
est le facteur prépondérant à la bonne marche de l’opération. Pour les fours
métalliques, la qualification requise est moindre.
Dans
les unités
industrielles,
la qualification des opérateurs
intervient généralement très peu sur le fonctionnement, puisque les réacteurs
sont le plus souvent automatisés. Il n’en demeure pas moins que tout projet
de carbonisation doit s’appuyer sur des actions de formation.
l-
I’
1 4 - NOTIONS DE RENDEMENTS 1
Pour éviter toute évaluation erronnée d’une carbonisation, il est
important de définir et de préciser les notions de rendements.
Les valeurs de rendement pondéra1 sont très différentes selon qu’elles
sont exprimées en masse de charbon par stère, en masse de charbon par masse
de bois initial humide ou en masse de charbon par masse de bois anhydre.
Ce dernier est le seul qui permet une compara.ison assez rigoureuse de plusieurs
carbonisations.
On définit par ailleurs un rendement énergétique de la transformation
de la matière première en charbon, qui est le rapport entre l’énergie calorifique
potentielle du charbon produit et l’énergie calorifique potentielle du bois
brut initial :
E!xemple :
M = Masse brute du bois enfourné
Mo = Masse anhydre du bois enfourné
Humidité sur brut : M - Mo
M
m = Masse du cb.arbon produit
Rendement pondéra1 sur matière brute : $T

---

- 31 -
Rendement pondéra1 sur matière anhydre : s
Rendement énergétique de la transformation
m x pci du charbon
(pci b o i s ‘anhydre x M o ) - E
E = 2 2 5 0 KJ/kg
E = Energie de vaporisation de l’eau contenue dans le bois.
pci = pouvoir calorifique supérieur
Le rendement d’une carbonisation dépend de l’humidité du bois enfourné,
de la température finale de carbonisation, de la qualification de l’opérateur
e t d e l ’ a p p a r e i l l a g e u t i l i s é . Il e s t e n m o y e n n e d e 1 5 % p o u r l a m e u l e e t
de 25 % pour les fours métalliques à combustion partielle(e).
La notion
de rendement volumique
(volume charbon produit/volume
b o i s i n i t i a l )
intéresse plus particulièrement
l e p r o d u c t e u r q u i v e n d l e
charbon en litre. Cette notion est peu précise, puisque la quanti té du bois
anhydre contenue dans un même volume n’est pas constante selon l’essence,
l’humidité et les dimensions.
1 5 - NATURE ET PROPRIETES DU CHARBON DE BOIS 1
Les propriétés physiques et chimiques du charbon dépendent de 1’ espèce
et de la méthode de carbonisation. La plupart des usagers du charbon de
bois préfèrent un charbon résistant, facilement inflamnable et à bon rendement
énergétique.
51 - L~~proaiétés physiques du charbon de b&
La densité d’un charbon de bois dépend de la densité du bois d’origine.
Elle est inversement proportionnelle à la température finale de carbonisation
du fait du départ important de matières volatiles quand la température augmente.
La densité apparente varie entre 0,2 et 0,5 et la densité réelle de 1,3
a 1,5.

---

- 32 -
La surface spécifique augmente avec la température f inale de carbon l-
sation. En effet, la baisse du taux de matiéres volatiles, due à l’augmentation
de la température finale de carbonisation, améliore la porosité du charbon.
L’activation du charbon augmente de 100 à 1000 fois la surface spécifique.
51.1 - LA REPRISE D'HUMIDITE OU STABILITE' " "
Le charbon est un matériau relativement inerte, mais peut prendre
rapidement de l’oxygène aussitôt après ]La carbonisation. Des précautions
doivent être prises à cet égard pour limiter les combustions spontanées 24
heures après la carbonisation.
51.2 - LA FRIABiLITE
Il n’y a pas de corrélation entre la résistance du charbon, l’âge
et l’humidité du bois enfourné et la température finale de carbonisation (6).
52 - Les propriétés chimiques du charbon de bois
52.1 - LES MATIERES VOLATILES
En dehors de 1 ‘eau, les matières volatiles contenues dans le charbon
comprennent tous les résidus liquides et gnudronneux qui ne sqnt pas totalement
éliminés lors de la carbonisation. Si celle-ci est prolongée à haute tempé-
rature, la teneur en matières volatiles est faible. Au contraire, si la tempéra-
ture de c’arbonisation
est peu ‘élevée et que ‘le temps de séjour dans le four
est bref, cette teneur augmente. La teneur en matières volatiles peut varier
.
entre un minimum de 5 % et un maximum de 40 % (6).
Un charbon de bois à teneur élevée en matières volatiles brûle
avec une f 1-e fumeuse, tandis qu’un charbon à faible teneur en matières
volatiles sera difficile à allumer mais brûlera avec une flamme claire.
Un bon charbon de bois cornnercial doit avoir une teneur nette en matières
volatiles (sans humidité) de l’ordre de 30 96. Une
teneur
élevée en
matières
volatiles donne un charbon moins friable que le charbon à carbonisation
poussée et faible teneur en matibres volatiles et produit moins do puussioru

---

- 33 -
lors du transport et des manipulations. Il est également plus hygroscopique
et a donc une teneur en humidité d’équilibre plus élevée (6).
52.2 - LA TENEUR EN CARBONE PUR (CARBONE FIXE)
La teneur du charbon de bois en carbone pur peut varier entre 50
et 95 % suivant la température de carbonisation. La teneur en carbone fixe
est obtenue en soustrayant de 100 le taux de matières volatiles,
l e t a u x
de cendre et 1 ‘humidi té du charbon. .La teneur en carbone pur est 1 ‘élément
le plus important en métallurgie étant donné que c’est elle qui est responsable
de la réduction des oxydes de fer du minéral. Mais l’industrie doit faire
un compromis entre la friabilité du charbon à haute teneur en carbone et
la plus grande résistance du charbon à teneur plus faible en carbone pur,
mais plus
élevée en matières volatiles,
d e f a ç o n à o b t e n i r l a m e i l l e u r e
marche du haut fourneau.
52.3 - LE POUVOIR CALORIFIQUE
Le pcs est pratiquement
fonction de la quantité de carbone contenu
d a n s l e m a t é r i a u à anal’yser..Un c h a r b o n à f o r t p o u r c e n t a g e
de matières volatiles aura un pcs équivalent
à
celui
.d’un c h a r b o n à f o r t
pourcentage
de carbone,
d u f a i t d e l a g r a n d e différenced’énergie f o u r n i e
par la combustion du carbone et de l’hyrdrogène(18).
C + OP ---+ CO2 + 94,45 KCal
lgrame&cartxne~t=7,9~
+ 0
b Hz0 .+ 68,37 KCal
H2
lgrarrzed’l@@wkrw34lQl
Notons qu’il y a une faible correlation entre pcs et taux de matières
volatiles (18) .

---

5 2 . 4 - LES TENEURS EN CENDRES
Le taux de cendres du charbon de bois varie entre 0,5 et plus de
5 % selon l’essence,
la proportion d’écorce introduite avec le bois dans le
four ou la charbonnière et l’importance des impuretés (terre, sable...) (5).
Les cendres se composent de matières minérales telles qu’argile,
silice,
oxydes de calcium, de magnesium, etc présentes à l’origine dans le
bois ou constituant des impuretés apportées par la terre au cours de la carboni-
sation (annexe 1 ‘: détermination du taux de cendres).

---

ET U‘D E
E X P E R I M E N T A L E

---

- 36 -
Les fours metalliques,
qui peuvent être démontés et déplacés, sont
utilisés
en Europe depuis plusieurs années. A l’origine, ils permettaient
de carboniser le bois dans les forêts d’accès difficile et de transformer
sur place le bois de médiocre qualité. Utilisés dans des conditions adéquates,
les fours métalliques ont représenté, dans de nombreuses régions d’Europe,
un système comnercial éprouvé (3).
Dans certains pays en développement où
ils ont été introduits, leursuccèsn’a pas été aussi retentissant du fait d’un
manque d’informations ou de formation des futurs utilisateurs.
Le four expérimenté dans le cadre de notre étude a été construit
sur financement du FAC (Fonds d’Aide et de Coopération française) à la demande
de la Compagnie des Tourbières du Sénégal (CTS). A ce jour, dix essais ont
été effectues dont trois sur la tourbe.
l 1 - MATERIEL ET METHODE
11 - Matériel
11.1 - DESCRIPTION DU FOUR
Le modèle dcfOUr que nous avons utilisé,
’a quelques modifications
près, a été conçu par l’Institut Britannique des Produits
Tropicaux. Il s’agit
du four TP1 qui comporte (photo no1 3.
- deux sections cylindriques de 2,56 m de diamètre s’emboîtant entre elles,
- un couvercle c’ànique pourvu de
quatre
orifices
d ’ éehappemen t
de
vapeurs
régulièrement
espacés pouvant être obturés avec des tapes lorsque c’est
nécessaire, Entre deux orifices, figure une poignée pour soulever le couvercle,
- deux rebords en fer cornière de 50 mn servant à supporter la section supérieure
et le couvercle sont soudés au sorrrnet intérieur des deux sections cylindriques,
- huit conduits d’entrée d’air et de sortie des gaz sont aménagés à la base
de la section inférieure. Dans ces conduits, penètrent q u a t r e Cvcnts et
quatre supports de cheminées,

---

- 37 -
- quatre cheminées s’emboîtent dans des collets soudés sur les conduits de
sortie de gaz:
Les deux sections principales du four portent chacune quatre poignées
et trois orifices situés à différents niveaux par où pénètrent des sondes
pyrométriques. Le volume du four est de 8 m3.
Le matériau utilisé pour le confection du four comporte :
- 13 m2 de tôle d’acier de 40/10 de mn d’épaisseur pour les sections inférieure
et supérieure ;
- 16 m2 de tôle d’acier de 20/10 de mn d’épaisseur pour les cheminées, leurs
supports, les évents et le couvercle ;
- 18 m de fer cornière de 40 x 4 mn,
- 6 m de fer plat de 30 x 5 mn,
- 6 m de fer en T de 35 x 5 mn,
- 4 m de fer rond de 14 mn de diamètre,
Les modifications que nous avons apportées sont les suivantes :
dans le prototype,
les deux sections principales reposent sur les conduits
d’air et de vapeur. Pour renforcer l’étanchéité du four, nous avons aménagé
des trous à la base de la section inférieure où penètrent les conduits. Pour la ré-
cupération de pyroligneux, nous avons ferme les deux grandes bases des conduits
d’entrée d’air et de sortie de vapeurs et aménagé des trous de 3 cm de diamètre
au niveau des petites bases (elles-mêmes fermées) des supports de cheminée.
Il faut préciser qu’il s’agit des petites bases situées du côté externe du
four.
Pour suivre la température, nous avons, enfin, aménagé six orifices
au niveau des deux sections principales par où pénètrent des sondes pyrométriques
à thermocouple.

---

ERRATA
Dans le calcul de l’amortissement du four ( formule page 54),
le salaire journalier d’un manoeuvre sera remplacé par le nombre d’hommes /
jour par fournée. On obtiendra, de ce fait, un amortissement par journée
de travail ( AM).
Prix de revient du four ( 598.026 F CFA)
AM =
Durée de vie
x Nombre de 4ournées
x Nbre de semaines x Nombre
du four (2 ans>
par semaine (2)
de travail par
d ’ hommes
an (49)
jour par
fournée
( x>
X
variable dépend de la matière première carbonisée. Connaissant
la production de charbon
(P Ch/j). On peut calculer l’amortis-
sement par kilogramme de charbon produit ( a m).
Application numérique,
N o m b r e d’hommes/jour a n ) 2 2
x x 49 x 4,6
=
901
.-
Tour
par
> 2 x 2 x 4g x 2 , S
=
548,8
Bois
Amortissement par journée
de travail
) 598026 / 901,6
=
663,29 F CFA
Tourbe
) 598026 / 548,8
= 1 089,69 F CFA
Bois
Quatité de charbon produite ) , ,gg , 4 6
=
260 65 Kg
Tourbe
par journée de travail.
)
480,5/2,8
=
171160 Kg
bois
Amortissement kilogramme)
par
663,29/260,65
=
2,54 CFA
Tourbe
de charbon produit (a m) 1089,69/171,60
=
6,35 F CFA
Bois
a
Si on tient compte de ce nouveau coût de l’amortissement
du four, le prix de revient technique du kilogramme de charbon sera de
7,14 F CFA pour la tourbe et de 13,74 F CFA pour le bois. Ces chiffres
doivent remplacer ceux avancés dans les pages : 54, 55 et 69.

---

- 38 -
12 - Méthode
Toutes 1~s carbonisations reposent presque sur le même principe : condition-
nement du bois,
chargement du four , allumage,
carbonisation,
refroidissement
et défournement.
12.1 - LE CONDITIONNEMENT DU BOIS
Le bois abattu est tronçonné et empilé au moins trois semaines avant
d’être carbonisé. Les dimensions les plus convenables sont de 45 à 65 cm de
long et jusqu’à 20 cm de diamètre. Le bois de plus de 30 cm de diamètre doit
être refendu. Il n’est pas recommandé de mélanger, dans une même charge, des
branches de moins de 4 cm de diamètre avec des bois de très gros diamètre.
12.2 - LE CHARGEMENT DU FOUR
La section inférieure du four est d’abord placée dans un endroit
bien dégagé, balayé d’une façon homogène par le vent. Les conduits de gaz
sont mis en place le plus profondément possible pour éviter une surchauffe
de la paroi.
P o u r f a c i l i t e r l a c i r c u l a t i o n d e s g a z , o n c o n s t i t u e u n e s o r t e d e
soubassement à la charge constitué de rondins de diamètre moyen
disposé
radicalement au fond de la première virole. Au centre du soubassement, on
m e t d u p e t i t b o i s s e c d ’ a l l u m a g e e t d e l a p a i l l e s è c h e . L’humectage de ce
matériau par un mélange d’huile de vidange et de gaz-oil peut rendre l’allumage
plus facile.
Par dessus les longerons et le matériau d’allumage, on pose en croix
des bois de petit et moyen diamètre et des fumerons (bois incomrJ~.‘~~ment carbonisos
provenant d’une fournée précédente). Notons que cette première. couche doit
couvrir
complètement
t o u s l e s l o n g e r o n s v i s i b l e s . C e t t e p h a s e p r é l i m i n a i r e
est valable aussi bien pour la tourbe que pour le bois.

---

- 39 -
Dans le cas de la tourbe, la suite du travail consistera à vider
en vrac les sacs contenant les briquettes dans le premier puis dans le deuxième
compartiment jusqu’à la formation d’un cône aplati. Dans le cas du bois, le
premier puis le deuxième compartiment sont chargés de couches successives
de bois en garnissant le plus possible les vides et en plaçant le gros
bois
vers le centre jusqu’à la formation d’un cône aplati.
La mise en place du couvercle met fin au travail d’enfournement.
On prendra soin de mettre en place les so.ndes pyrométriques à chaque fois
que leurs niveaux respectifs sont atteints pendant l’enfournement.
12.3 - L’ALLUMAGE
Pour augmenter l’étanchéité du four, on met du sable ou de la terre
argileuse dans les joints entre les deux sections et entre la section supérieure
et le couvercle. Apres s’être assuré que les quatre orifices de sortie de
vapeur du couvercle sont bien ouverts, on allume le feu au niveau des quatre
évents en commençant par les côtés opposés au vent. Quand le feu a bien pris,
on adapte des pots de deux litres à la base des supports de cheminée pour
la récupération du pyroligneux (photo no 1).
12.4 - SUIVI DE LA CARBONISATION
Gn laisse le four brûler lentement pendant trente minutes à une
heure (suivant l’humidité du bois). Pendant ce temps, il se dégage une vapeur
abondante de couleur blanchâtre aux quatre orifices du couvercle (tirage direct).
Le tirage sera réduit par la mise en place des cheminées et la fermeture des
orifices de vapeur. Pour renforcer l’étanchéité, on met de la terre argileuse
sur les tapes (couvercles des orifices de vapeur) et entre les cheminées et
leur supports. Ainsi, 1 ‘air ne pénètre plus dans le four que par les conduits
d’admission (évents) et, de là, il monte en passant par le centre de la charge.
Les gaz de combustion, aspirés par le tirage, descendent et s’échappent par
les cheminées.
L ’ a i r e t l e s g a z d e combusti.on c i r c u l e n t e n s e n s i n v e r s e :
le tirage est dit “inversé’V (photo no 1).

---

- 40 -
.
PHOTO 1 : ’
Debut de la phase de tirage
inversé. Les troischeminées sont déjà
en.place etles évents situés du côté d
vent fermés pour diminuer l’entrée de ’
l ’ a i r .
PHOTO 2 : Phase de refroidissement.
Les cheminées sont dégagées. Leurs
m-qqmts et les évents sont enseve-
lis de sable pour renforcer l’étan-
chéité du four.

---

- 41 -
L’évolution de la température à l’intérieur de la charge a pu être
déterminée grâce à un thermomètre à thermocouple de type K (NiCR/N%AL ) . Ce
thermocouple comporte six sondes pyrométriques reliées à un compteur digital.
La température est notée toutes les trente minutes de l’allumage à l’inversion
du tirage et toutes les heures jusqu’à l’arrêt complet de la carbonisation.
Nous avons
également suivi l’évolution de la température des
parois externes du four à l’aide d’un thermometre digitat à infrarouge (infratrace).
P e n d a n t t o u t e l a d u r é e d e l a c a r b o n i s a t i o n , i l n o u s a r r i v e r a d e f e r m e r e t
d’ouvrir les évents suivant que la montée de la température est trop rapide
ou quand celle-ci diminue ou devient stationnaire.
Pour rendre la carbonisation plus homogène, on intervertit les cheminées
e t l e s é v e n t s s i x à s e p t h e u r e s a p r è s a l l u m a g e . Dans le cas de la tourbe,
il nous est souvent arrivé de sortir les cheminées,
leurs supports et
les
évents pour dégager le résidu métallique et les cendres qui se déposent au
niveau des conduits, empêchant ainsi la circulation normale des gaz.
Pour le contrôle de la carbonisation, nous avons adopté deux méthodes.
Dans le premier cas, nous avons contrôlé systématiquement la circulation des
gaz (en fermant ou en ouvrant les évents), ce en fonction de l’évolution de
la température à l ’ i n t é r i e u r d e l a c h a r g e .
La deuxième méthode consistera
à laisser évoluer la carbonisation toute seule, notre intervention se limitant
à la permutation des cheminées et des évents et à la réduction de l’admission
de l’air la nuit lorsque la surveillance s’avère inutile.
12.5 - LE REFROIDISSEMENT
Lorsque la couleur de la fumée qui se dégage des quatre cheminées
devient bleue ou même limpide, OA peut s’assurer que la carbonisation est
terminée. Dans le cas de la tourbe où l’évolution de la température parait
plus normale, nous nous ~~MIES fixés au départ une température finale de carboni-
s a t i o n au-dela d e l a q u e l l e l a d i s t i l l a t i o n d o i t ê t r e irnnédiatement a r r ê t é e .
Compte tenu de la quantité
importante de matiéres volatiles contenues
dans la tourbe, cette température finale a éte de 500 à 6OOOC.

---

- 42 -
L’arrêt de la carbonisation se fait par la fermeture des entrées
d’air et des sorties de vapeur. Pour cela, on enlève les cheminées et on remplit
de sable leurs supports et les évents (photo no 2 ). Pour renforcer l’étancheité
du four, on ajoute de la terre argileuse entre les deux sections, du sable
ou de la terre entre les deux sections inférieure et supérieure, entre la
section supérieure et le couvercle et au niveau des tapes (couvercles de sortie
de vapeur). On laisse ainsi le four se refroidir jusqu’au moment où la température
à l’intérieur de la charge varie entre 25 et 30°C et sa surface externe soit
froide au toucher (photo no 2).
Le refroidissement dure 16 à 20 heures dans le cas du bois et plus
de 48 heueres pour la tourbe. Notons que la température A 1 ‘intérieur de la
charge et sur les parois du four a été notée toutes les heures pendant la
durée du refroidissement.
12.6 - LE DEFOURNEMENT ET LA MISE EN SAC
Lorsque la température,
à l’intérieur de la charge, varie entre
2 5 e t 30°C o u l o r s q u e les parois externes sont froides au toucher, le four
peut être ouvert. On commence par dégager le sable ou la terre entre les joints,
dans les évents et les supports (ces derniers seront aussitôt retirés) photo
no 3 ) . On enlève successivement le couvercle de la section supérieure. On com-
mence
tout d’abord par met tre en sac I e charbon qui déborde de
la section
inférieure avant d’enlever cette dernière (photos 4 et 5).
Tout le charbon ensaché est pesé sur une bascule ainsi que les incuits.
Le poids de ces derniers sera déduit du poids du bois initial enfourné. Le
charbon de faible granulomêtrie (poussière) est laissé sur place du fait de
sa commercialisation très difficile.

---

- 43 -
PHOTO 3 : Défournement - Dégagement des évents et des supports
de cheminées.
,PHOTO 4 : Défournement - Dégagcxnt de la section supérieure

---

PHOTO 5 : Défournement et mise en sac. La première section
est enfin dégagée.

---

- 45 -
13 - Résultats et interprétations
13.1 - RESULTATS
On s’intéressera surtout, ici, aux
résultats de rendement pondéra1
sur
matière
anhydre et énergétique ,
aux résultats sur l’analyse physico-
chimique du produit final (charbon), l’analyse Economique et les résultats
de l’évolution de la température en fonction du temps de carbonisation.
Pour comparer nos résultats à ceux obtenus par les méthodes tradition-
nelles (meule traditionnelle et meule casamançaise), deux essais ont eté effectués
en Casamance,
à 1’Ecole des Agents Techniques des Eaux 8 Forêts (un essai
sur chaque méthode).Nous n’avons m&lheureus.emert pas pu exploiter certaines données
. :
de la meule traditionnelle (rendements et
analyses physico-chimiques), le
charbon ayant été mouillé par le pluie lors du défournement.
TABLEAU 3 : Multats de la carbaGsatim de différentes n
ck reMmt gl faur titalli~ et mzule casarançaise
Humidi té
Rendement
Essence
Nombre de
pondéralsur Rendement
Carbonisation
stères
du bois
matière
énergétique
I%l
anhydre (%)
I%l
Eucalyptus
tereticornis
Meule casamançaise
15,5
22,s
32,l
47,3
II
Four métallique
5,o
23,7
27,6
45‘4
Prosopis
II
II
julif lora
15,0
26.0
34,6
Eucalyptus
camaldulensis
(no 1
II
II
27,5
20,7
28,l
no 2
II
II
18,21
22,l
32,7
no 3
II
II
9,1
31,07
50,2
no 4
II
Il
9,48
29,0
no 5
11
9,87
39,0
Il
no 6
Il
II
9,87
30,o
Neem
II
II
10,o
28,7
48,l

---

- 46 -
Dans la détermination de l’humidité,
nous avons adopté la formule
suivante :
M= Mh - Mc7
Mh
= Masse humide
Mh
Mo = Masse anhydre
L’humidité des bois carbonisés varie t
d a n s u n e l a r g e gamne, e n t r e
9 et 27 %. Ceci nous a permis de constater que les rendements pondéra1 sur matière
anhydre et énergétique sont une fonction décroissante de l’humidité (Fig.11 et
12).
Pour une même espèce et des humidités voisines, les rendements pondéra1
sur matière anhydre et énergétique de la meule casamançaise sont relativement
supérieurs à ceux du four métallique. Ces résultats doivent être commentés avec
beaucoup de précautions, étant donné qu’ils sont obtenus à partir d’un seul
essai, ce qui n’est pas du tout statistiquement représentatif.
TABLEAU 4 : Fkultats de la carbmisatim de la tourbe en fax- nétalliquv
transpxtable.
Rendement éner

---

- 47 -
Les
bL’.i.quo t tes
carbonisees
o n t et6 fabriquees a l a B r i q u e t t e r i e
d o PoLlt. Il s’r~gil: d e l a t o u r b e d o banne qualite ( m o i n s d e 2 5 8 d e s a b l e ) ,
Les briquettes utilisees pour le premier et le troisième essai Btaient constitubes
de 100 t do tourbe alors quo celles du deuxiérne contenaient 10 % de poussier
de charbon de bois.
Les r~onclamcnts moyens ponderal sur matiere anhydre (45 4) et Bncrg6 t îque
( 5 5 +j) son’t sup6riows A toux o b t e n u s s u r l e b o i s , r e s p e c t i v e m e n t d e 2 7 , G
et 39,u qi. ïl apparaît u n residu metallique (0,82 % e n m o y e n n e ) , c e q u i nIa
nulle p a r t oté oh!;w’\\~~ d a n s 1 0 c a s du b o i s . Le pourcon t ago de pyrol ignawt
1
--._____.-
oois
3ucalyptus
bll1u10 chs:t-
:ero t icornia
Ilunçfl 1 SC!
1
19.fJ81
75,Q
Gucoly[ltllti
FClUr d! Lil I -
Cl,55
0,119
30,l
19,081
31 &I(l0
07,7
toroticornls
1 iquc
l’i’osopiY julfflora
Pour rd ta 1 -
1
0,DO
O,ïil
35,G
20.436
26.750
Gl,3
256
icplo
NWN
Four III~! tel-
1 quo
0,77
O,;r?
14,O
10.799
30.570
H2,2
x9
l3mllyptus
Four In~.~tcll-
cainaldulensls nQ 1
lique
0,50
0,45
24,s
19.963
26.635
74,0
'360
u
no 2
3,
0,50
cl,47
31,4
19.9B3
28 720
66,l
2713
1,
no 3
8,
0,JO
0,4G
35,o
19,963
31.440
El,4
231
L e ‘ t a u x d e c e n d r e s v a r i e Ires p e u e n t r e 1 e t 3 %. En revsnohe-, le
taux de volatilos varie dans une tres l a r g e gamme, a l l a n t d e 14,8 A 35,8 %,
Ces deux caractoristiques no sont pas correlees au pouvoir calorifique supérieure.
,
Les pouvoirs caloriiiques sup6rieurs des charbons de cortaines,ess.cnces (Prosopis
juZiflora e t L’ueaZz~ptus casaï!duZensis 11’ 1 ) s o n t
r e l a t l v e m e n t s f a i b l e s (infe-
rieurs ~I?I 27 000 I<J/Kg).

---

- 48 -
Pour une morne espèce (EucaZyptus %e~~etGwrnis) , le pouvoir calorifique
suprlrieur d e s c h a r b o n s o b t e n u s à p a r t i r du four m é t a l l i q u e ( 3 1 a40 K3/k6)
est supérieur a celui des charbons obtenus en meule casamançaise (28 630 KJ/kg). Le
taux de carbone fixe est une relation decroissante du taux de Volatiles(.
(Fig. 13). Par contre, il n’y a pas de corrélation entre pouvoir calorifique
et matières volatiles (Fig. 14).
La densitb du bois de Prosopis ,juZifZora est superjeure à celle des au-
tres essences. Il en sera de meme de la densite de son charbon.
TABLEAU 6 :
-
-
Résultats des analyses &ysico-chirnw
de la tcurbu avant et après cartxnisaticn
Avant
carbonisation
carbonisation
Pouvoir calorifique
supérieur (KJ/kg)
17 908
20 938
Taux de matiéres * ”
v o l a t i l e s (SO)
51,61
15,54
Taux de cendres (%)
14,37
33,3
Taux de carbone fixe (%)
-
51,0
Ces analyses physico-chimiques ont été effectuees par
le
Laboratoire
de
chimie du Ministère du Développement
I n d u s t r i e l e t d e 1’Artisanat. C e s
chiffres représentent une moyenne obtenue sur dix echantillons :
- l a v a r i a t i o n d u p o u v o i r c a l o r i f i q u e a p r è s
carbonisation est relativement
faible ;
- le taux de matiéres volatiles a diminué presque d’un facteur 4 après carboni-
sation ;
- le taux de cendres passe du simple au double après carbonisation. Il est
supérieur de 10 a 15 fois celui du charbon de bois (33 contre 2 à 3 %).
’ .

---

- 49 -
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0
3
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-0
0
0

---

- 50 -
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- 52 -
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-3
m
c-3
F
suoqJoL(3 s a p Jna!J?dns anb!l!JoloD J!oAnod

---

Fig 15: C a r b o n i s a t i o n
e n f o u r
m é t a l l i q u e
v a r i a t i o n
d u t a u x
d e v o l a t i l e s e n
f.onction d
e
l a t e m p é r a t u r e m o y e n n e _
d e c a r b o n i s a t i o n . _
A
Echelle
4 0 .
a b s *
lmm 2 0 5 ‘1.
o rd
lmm Z 5 l c
ul
3 0 .
6J
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2 0 .
0,
àf
-
u
X
J
10 . .
c
I
I
>
T
100
1 0 0
2 0 0
200
3 0 0
4 0 0
température moyenn l de carbonisation ‘1.

---

- 54 -
TABLEAU ‘7 : Analyse &xr&clw de la carknisatim de la tcwk et du bois
en fwr titallique, rieule mise et de trajiticnklle.
FOUR MEI’ALLIQUE
CAIIBONISATION
MEULE
MEULE
Tourbe
Dois
Cf&YM‘W~I SE
TRADITIONNELLE
- - - -
Pesée ( h/ f )
0,3
0,s
2,3G
1,75
Enfournemen~l: (h/ j )
0,3
0 ) 6
5,66
8,5
..I--,wmem--
Carbonisation (Ii/ j )
3,5
1,O
9,36
St515
- - -
liefroidissarlelit(l~/j)
0
0
G*O
680
Dé f ournement
Mise en sac
0,s
098
990
G#O
Pesée charbon (W j )
‘TOTAL
4,6
218
32,37
37,25
Quantité de
charbon (Kg)
1 199
480,5
1946,l
1372,0
Prix de 1
revient tech- ’ h/j
0,0038
0,0058
Q,OlS
f-O,027
nique d’un k g F cFA
de charbon
’
4,8G
7,39
21,lO
34,45
h/j = hon-me/jour
Nous avons considéré qu’un manoeuvre t r a v a i l l e h u i t h e u r e s p a r j o u r
et gagne 158,6 francs/heure (SMIG au Sénégal au 31 janvier 1985). Nous n’avons
pas tenu compte des heures supplémentaires (heures de nuit), ni du coût des
opérations
e f fectukes e n amont (extraction,
transport et b r i q u e t a g e d e l a
t o u r b e ; exploitation,
transport et façonnage du bois) et, en aval, (transport
etdistribution du charbon).
Il est aussi bon de rappeler que nous n’avons considéré que le charbon
directement comnsrcialisable laissant le poussier sur place,
S i o n t i e n t c o m p t e d e l ’ a m o r t i s s e m e n t d u f o u r (am = 2,4 F.CFA),
le prix de revient technique deviendra 7,26 F,CFA pour la tourbe et 9,79 F.CFA
pour le bois. J,‘amortissemont est o b t e n u B p a r t i r d e l a forululc s u i v a n t e :

---

- 55 -
596.026
aIll =
= 2,4 F’.CFA
2 x 2 x 49 x 1. Z(jU,U
On constate, d’aprês le tableau, que le nombre d’hmmes/jour nécessaire
p o u r u n e journee d e c a r b o n i s a t i o n d e t o u r b e (4,6) e s t superieur à c e l u i d’une
journée de carbonisation de bois (2,U) mais le prix de revient technique d’un
kilogramme d e t o u r b e e s t i n f é r i e u r à c e l u i d ’ u n kilogramme d e b o i s (7,26 F,CFA
contre 9,79 F.CFA) si on tient compte de l’amortissement du jour.
P o u r u n e meme mat iere Premiere, l e b o i s p a r e x e m p l e , l e p r i x d e
revient
technique d’un kilogramme de charbon, obtenu en four metallique, est
trois
fois inférieur à celui d’un charbon produit en meule casamançaise et
presque cinq fois inférieur ti celui de la meule traditionnelle.

---

- 56 -
TAECEVdJ8: ISolutim de la tarpirrature m à l'intéreiur de la dxrge
mfcnctim~tenpsdecarbnisatimdediff~tesessgces
en fmrtitalliqw trarqortable
T-
E!n43 EN
xalyptus
l-IEURES
Prosopis
Neem
1
2
3
x+eticorn%
(4)
(5)
(6)
0
2 0
2 1
18,31
3 0
3 3
2 7
1
328
564
82
8 0
441
292
2
315
398
104
142
381
300
3
256
291
105
152
375
319
4
242
178
119
127
350
370
5
293
160
131
171
397
329
6
299
181
151
176
359
372
7
296
183
169
113
396
317
8
319
167
183
175
372
349
9
285
158
191
201
350
364
1 0
315
192
181
205
290
316
1 1
284
246
206
211
275
280
1 2
265
283
197
218
324
269
1 3
251
269
191
233
311
229
1 4
227
276
182
237
303
253
15
200
260
197
220
256
1 6
201
228
192
225
228
195
1 7
221
217
189
235
254
168
1 8
236
238
172
250
205
147
1 9
247
257
171
272
165
178
2 0
282
255
167
320
144
116
2 1
270
263
168
360
126
104
22
317
240
174
340
114
105
2 3
287
257
176
295
101
9 4
2 4
332
253
185
250
9 3
83
2 5
328
230
189
222
7 7
8 3
2 6
320
206
204
220
7 0
75
2 7
285
175
218
231
65
7 0
2 8
323
159
241
241
6 0
7 1
29
360
144
204
241
55
67
3 0
357
136
231
237
51
6 0
3 1
355
126
227
230
4 9
5 8
32
304
119
208
249
4 6
57
33
274
104
178
226
44
3 4
227
9 6
159
167
4 2
35
200
8 6
138
160
4 1
36
165
77
118
160
4 0
3 7
127
7 1
99
170
3 8
4 2
3 8
6 5
8 4
186
35
39
39
108
61
7 1
198
36
36
4 0
9 6
52
54
208
3 4
34
4 1
9 0
4 8
5 3
7 8
33
33

---

- 57 -
42
a 0
47
47
78
43
73
46
4 4
72
44
68
4 4
40
64
45
6 2
43
3 6
6 3
46
6 4
39
34
62
47
6 8
3 8
3 5
61
48
73
37
3 3
60
49
64
3 5
3 2
5 3
50
6 1
3 3
31
47
O n c o n s t a t e , d ’ a p r è s
l e t a b l e a u ,
que la carbonisation des essais
1,2,3 et 4 est plus longue que celle des essais 5 et 6.
En e f f e t , p e n d a n t l a c a r b o n i s a t i o n d e s e s s a i s 1 à 4 , n o u s sorrmes
intervenus régulièrement en ouvrant ou en fermant les vénets pour augmenter
ou diminuer la température lorsque son évolution nous paraissait anormale,
ce qui a pour conséquence d’allonger le temps de carbonisation.
Pour les essais 5 à 6 et même pour les six derniers effectués à
Keur-Mactar, nous avons laissé la température évoluer toute seule, notre interven-
tion se limitant à la réduction des entrées d’air, la nuit, lorsque la surveillance
du four ne parait plus nécessaire.
La deuxième méthode de suivi nous parait plus raisonnable quand
on sait qu’elle permet d’obtenir une évolution normale de la température en
f o n c t i o n d u t e m p s (Fig. 11) et raccourcit d’une façon assez substantielle
le temps de carbonisation (Prosopis,Neem).

---

- 58 -
TABLEAU 9 : Cart=cnisaticndelatourSz-E3JoiuticndeiatarFErature
-
-
à l'intérieur de la dxrge a fcncticn rk tcqs
(ckuxi8ne essai).
TEMPS
No D E S S O N D E S
EINl-lELRES
T.M.
.l
2 3 4
5 6
0
d é b u t
a l l u m a g e
,',A,-
ITl
2 -----.-----
32 A---_.
51,5
4w----'---.------L
74,5
66 5 57 7
---------..-----1---.-----
67,6
--__.

49,8 35 6 57 6
-L,,,
49,9
60,s 58.5
67,8
71,48
3
58,9
78,2 72.8
67,8
66,2
84,9
71,46
4
50,l
64,4
67,7
66,5
67,7
104,2
70,lO
5
64,7
65,8
73,5
70,l
73,2 137
80,71
6
67;8
69,4
76,3
72,8
75,l
171,3
88,78
7
71,3
77,6
78,5
80,8
75,4 207
98,44
8
76,3
81
82,3
90,4
76,6 203
101,6
9
95,s
82
90,8
98,6 77.4 192
106
1 0
88,3
85,5
102,5
114,9
81,2 128
100
1 1
71,3
!31,5
113,9
126,4 88 204
115,8
1 2
70,2
99,2
127,4
140,8 96 212
124,2
1 3
166,3
108,4
148,3
151,2
115,l 200
148,2
1 4
136,9
112,2
157,9
179,2
125,6 188
149,9
1 5
82,9
115,6
185,8
194,l
140,2 186
150,76
1 6
82,5
133,5
193,6 209
165,8 200
164,06
1 7
83,8
147,6
138,7 225
186,6
190,7
162
1 8
92,l
169,9
157,7 261
221 219
186,7
1 9
93,7
1!30,4
177,6 285
224 224
199
2 0
93,4
201
179,9 287
237 228
204,38
2 1
95,7
224 202 292
236 228
212,95
2 2
99,l
251 232 297
240 236
225,85
23
94,4
272 266 330
347 243
258,73
2 4
100,9
301 297 338
357 236
271,65
25
113,2
326 320
359 237 231
267,36
2 6
188,l
355 342
385 352 233
309,18
27
203
390 361
421 368 245
331,33
2 8
174,4
411 395 433
552 230
365,9
Ar:êt d e l a c a r b o n i s a t i o n
29
197
437 413 494
562 286
398
3 0
188
382 422 505
502 283
418
3 1
175,9
303 408 436
383 254
326
32
161,8
253 371 355
306 226
278,8C
33
140,5
218 334 286
254
196,4
238
3 4
135;7
191,3 298
233 214
171,9
207,6E
35
123,l
169,8 271 199
188
153,4
184
5 1
5 6
60,8
65,4
66,3
74.7
58,9
63,6E
52
61,7
63,8 69
70,8
81,l
61,4
67,9
53
59,6
59,2 65
67,8
77,4
59,4
64,7:
5 4
57,5
50,5
58,2
53,4
52,5
52,5
54
55
56,8
47,6
61,9
52,6
59,4 50
54,7:
I.T. = Inversion Tirage
T.M. = Température Moyenne

---

- 59 -
TABLEAU 10 : Evolution de la terpkature m à l’intérieur ck la
tige et sur les parois E-xtexws du four en fcnctkm du
t6p de carknisaticn
T E M P S
TEMPERATURE MXENNE
TEMPERATURE MXENNE
N HEuRES A L’INTERIEUR DE LA
SUR LES PAROIS M-
CHARGE
TERNES DU FOUR
0
2 7
39,12
1
2 9 2
9 5
2
3 0 0
1 1 0
3
319
1 3 5
4
3 7 0
1 3 7
5
329
1 4 0
6
322
1 3 6
7
317
1 4 3
8
349
135
9
3 6 4
1 3 7
1 0
3 1 6
1 4 1
1 1
2 8 0
1 5 2
1 2
2 6 9
1 5 2
1 3
2 2 8
1 3 5
1 4
2 5 3
125
1 5
A r r ê t d e c a :’ b o n i s a.t i o-n-
1 6
1 9 5
92
1 7
1 6 8
7 2
1 8
1 4 7
6 1
1 9
1 2 8
5 6
2 0
1 1 6
58
2 1
1 0 4
55
2 2
1 0 5
4 2
2 3
9 4
4 0
2 4
8 3
4 4
2 5
8 3
4 4
2 6
75
4 8
2 7
7 0
4 6
2 8
7 1
36
2 9
67
31
3 0
6 0
31
3 1
5 8
3 0
3 2
5 7
2 7
3 7
4 2
2 6
3 8
39
2 5
3 9
36
25
coefficient de corrélation : r = 0.95
Il existe une bonne corrélation entre la temporaturo ii l’intorieur
de la charge et celle des parois externes du four.
Rappelons que la température des parois externes a été déterminée
grâce à un thermomètre à infrarouge.

---

- 6 0 -
F i g 16: C o r b o n i s o t i o n d e b o i s e n four métallique tronsportoble.
E v o l u t i o n d e 10 température m o y e n n e à l ’ i n t é r i e u r d e 10
c h a r g e s u r l e s pwois d u f o u r e n f o n c t i o n du t e m p s (Neeml
température
Oc A
400..
Echelle
360.
or d Immk 2*c
a b s 1mmL 0,2heurc
+. ai-rit carbonisation
320.
300.
28 0.
- .i l’intérieur de
la charge
260.
-me-.
sur les Parois
240 _
externes du four
220.
160
110
r L 0,95 5
120.
100.
8 0 II
6 0 .:
4 0 b
2 c).
,
0
10
3 0
4 0
temps en heures

---

Fig 17:
C a r b o n i s a t i o n
e n f o u r m é t a l l i q u e t r a n s p o r t a b l e
E v o l u t i o n d e la t e m p é r a t u r e m o y e n n e à l ’ i n t é r i e u r d e l a c h a r g e e n f o n c t i o n d u t e m p s [Tourbe)
temperature
(‘Cl
arrêt
carbonisation
4
\\
/
E c h e l l e
o r d
lmmb 2”c
31
a b s
lmmk 0,2 heure
r
1
/”
2 c
1
//’
/
/
10:
F-J-
/‘.
,
/--
L
10
20
30
40
50
60
temps (heures)

---

Fig 18:
C a r b o n i s a t i o n d e la t o u r b e e n f o u r mktallique t r a n s p o r t a b l e :
E v o l u t i o n d e l a tempé
t u r e
e n f o n c t i o n d u t e m p s d e c a r b o n i s a t i o n ( d e u x i e m e e s s a i 1
/ i n v e r s i o n t i r a g e
- arrét c a r b o n i s a t i o n
S o n d e s
-.-.-,- 1
-
-
-
-
2
+++++3
4
+*+.+.+ 5
. . . . . . .
6
I
E c h e l l e
a b s : lmm1.0,33h
N
o r d : 1mmL 3,33Oc
I
aIl= allumage
*t
5
1 0
1s
20
25
3 0
35
4 0
4 5
50
5 5
6 0
65. 70
7 5
80
(

---

- 63 -
13.2 - INlERPRETATION DES RESULTATS
13.21 - Rendement pondérai sur matière anhydre et rendement
énergétique à la carbonisation.
L’observation du tableau 3 et des figures 11 et 12 montre que les
rendements pondéraux
sur matière
anhydre
et énergétique sont une fonction
décroissante de l’humidité.
En e f f e t ,
lors de la carbonisation par combustion partielle, une
partie de la charge est brûlée pour sécher et amener à la décomposition la
matière première à carboniser. Ainsi, plus celle-ci sera humide, plus la quantité
de combustible utilisé pour évaporer l’eau sera grande et plus les rendements
pondéra1 et énergétique seront faibles.
Pour limiter les pertes d’énergie
par combustion, il sera plus intéressant de carboniser du bois sec. Or, le
séchage de certaines essences locales, telles que Prosopis juZifZora
et tous les
Acacia rencontre un certain nombre de contraintes, à savoir leur attaque par
les insectes et les champignons à un degré de siccité relativement bas. !
Il faut
alors dans ce cas trouver un compromis entre les pertes dues aux attaques et les per-
tes par combustion si le bois est carbonisé à l’état partiellement vert.
Le rendement pondéra1 moyen (27,6 5%) est satisfaisant pour un procédé
de carbonisation par combustion partielle.
Si les résultats de la carbonisation de l’EueaZyp2us tereticornis quant
aux rendements pondéra1 et
énergétique,
se confirmaient,
cela signifierait
que la carbonisation en meule casamançaise est une carbonisation lente (4
jours),
bien maîtrisée par les deux opérateurs qui sont d’anciens charbonniers
formés par la suite à 1’Ecole des Agents Techniques. Cela pourrait également
s’expliquer par la petite taille de la meule (15 stères), or, d’après les
enseignants de la carbonisation à l’EATEF, la taille d’une meule casamançaise
doit varier entre un minimum de 20 stères et un maximum de 100 stères.

---

- 64 -
On notera enfin que l’influence de l’espéce sur les rendements matière
et énergétique a élé largement dominée par l’effet de l’humidité du bois initial.
Le rendement pondréal (sur matière anhydre) moyen (45,3 %) pour la tourbe,
nettement supérieur à celui du bois (27,6 %), peut s’expliquer par la présence
d’une quantité trés importante de matières minérales dans la tourbe.
La présence.de résidu métallique (Tab. 4) serait le résultat d’une réac-
tion,à haute température.du soufre contenu dans la tourbe en présence d’oxygène. Ce
résidu métallique se f.orme preférentielleant’au n.ive?&dcs entrees d’air. Le faible
pourcentage de pyroligneux (0,s) e s t d û à l a s t r u c t u r e d e s c h e m i n é e s : C e s
dernières ne présentant pas de chicane pour, faciiiter la condensation des
gaz.
13.22 - Caractéristiques physico-chimiques du produit final
Le fait que les charbons de ProsopZs et
d e Neem s o i e n t p l u s d e n s e s
que ceux des Euc&.~ptus (Tab.
5 ) confirme 1 ‘hypothèse selon laquelle les bois
denses donnent en général des charbons denses.
Si on tient compte des erreurs d’échantillonnage, de manipulations
et du petit nombre d’essais, on peut constater, d’après le tableau 5, que le
taux de matières volatiles est négativement carrelé à la température moyenne
de carbonisation (Fig. 15), contrairement au taux de carbone fixe.
En e f f e t ,
quand la température moyenne de carbonisation augmente,
la quantité de matières volatiles éliminée augmente, ce qui améliore le pourcentage
de carbone fixe contenu et, partant, le pouvoir calorifique.
Mais on
cons tate
(Tab.
5 ) que des charbons ayant un très bon pourcentage de carbone fixe (Neem)
ont le même pouvoir calorifique que les charbons à faible taux de carbone
fixe? irès fort pourcentage de volatiles (E~caZyptus camaZduZensks no 3 et Eucc~Zypttrs
tereticornis ).
Ce phénomène assez bizarre trouve cependant une explication très
juste
: celle avancée par A. MWER dans son étude
“Charcosl
f-kan
portable
Kils
and fixed installations”selon laquelle
un charbon à fort pourcentage de matiéres
volatiles aura un pcs sensiblement égal à celui d’un charbon à fort pourcentage

---

- 65 '-_
de carbone du fait de la grande différence fournie par la combustion du carbone
et de l’hydrogène :
c + o2 - CO2 + 94,45 KCal
H2 + 0 - H20 + 68,37 KCal
lgramedecarhnru3~t7,9~ccntre34,0Icllal~lgramed’~~
La supériorité du pouvoir calorifique du charbon d’.EucaZyptus tereticor-
nis produit en four métallique par rapport à celui produit en meule casamançaise
pour trouver ici son explication.
Pour une méme température de carbonisation (360°C), le charbon de
Neem contient beaucoup moins de matières volatiles (14,8 %) que ceux de llEucaZyp~us
kewticornis (30,l %) et de 1’ EucaZyptus camaZdu2ensi.s (24, 5 %). Cela voudrait
dire que le Neem produit un charbonàfaible taux de matières volatiles (ce
qui doit être confirmé par la multiplication des essais sur le Neem) ou qu’on
a prélevé et analysé des échantillons carbonisés à une température supérieure
à 360°C à 1 ‘ i n t é r i e u r d e l a c h a r g e .
13.23 - Analyses économiques
Pour une même technique de carbonisation (four métallique par exemple),
le nombre d’homnes/jour nécessaire pour une ,fournée de bois (2,8) est inférieur
à celui d’une fournée de tourbe (4,6) mais le prix de revient technique d’un
kilogramme de charbon:de .bois (7,39 F.Cl?A) est plus élevé que celui d’un kilogram-
me de charbon de tourbe (4,36 F.CFA).
Ces résultats peuvent s’expliquer par l’inertie de la tourbe qui
allonge considérablement le temps de carbonisation (72 heures contre 48 heures
pour bois) et le pourcentage assez important de matières minérales contenues
dans la tourbe.
En effet,
pour une même quanti té volumique de matière première,
on a l’impression que la fournee de tourbe fournit deux fois plus de charbon
que celle du bois (1 199 kg contre 480,5 kg pour le bois]. Il se trouve cependant
qu’on obtient généralement la même quantité volumique du charbon.

---

- 66 -
Lors de la carbonisation de la tourbe,
le sable contenu dans la
matière première ne bouge pas, mais
sa concentration augmente dans le
produit final . Ainsi, l e t a u x d e c e n d r e s [Tab. 4 ) p a s s e d u s i m p l e (14,37 %)
au double (33,3 %) après la carbonisation.
Il faut noter que si on prenait en compte, dans les calcus économiques,
du coût des opérations en amont d e Ja carbonisation
(extraction et briquetage
de la tourbe), le prix de revient technique d’un kilogranmne de charbon tourbe
serait sans nul doute supérieur à c e l u i du charbon de bois, quelle que soit
la quantité de matières minérales contenue dans la matière première.
S i o n c o n s i d è r e s é p a r é m e n t l e s t r o i s
techniques de carbonisation
testées,
o n c o n s t a t e q u e l e p r i x d e r e v i e n t d’un kilogramme de charbon de
bois produit en four est beaucoup plus bas que celui. des deux méthodes tradition-
nelles.
Cela est dû au fait que la carbonisation par méthode traditionnelle
nécessite une
surveillance permanente de jour et de nuit et un très grand
savoir faire, contrairement à celle du four métallique.
Le prix de revient d’un kilogramne de charbon produit en four pourrait
être réduit d’une façon assez subtantielle en utilisant de la tôle moins épaisse
donc moins chère et plus maniable et/ou en combinant trois ou quatre fournées
au niveau d’une unité de production.
13.24 - Evolution de La température @SI fonction du temps
On constate pour la tourbe (Fig. 13), une augmentation régulière
de la température aussitôt après allumage. El Ile passe par un maximum ( température
m o y e n n e d e c a r b o n i s a t i o n ) p u i s commence à b a i s s e r j u s q u ’ à r e f r o i d i s s e m e n t
total (25 à 3OOC).
Dans le cas du bois (Fig. 16), la courbe présente deux maxima séparés
par un creux. Le premier maximum (37OOC) correspondrait à la phase de combustion
et le deuxième à la phase de carbonisation proprement par16
(phase exo thermique)
Le creux qui &Pare les deux pics serait le rbsultat de la baisse de la température
lors de la phase endothermique.

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- 67 -
Cornne il a été annoncé plus haut (Chap. II, Tab. 2 ), la carbonisation
du bois se fait en quatre étapes : la combustion, la déshydratation, la carboni-
sation et le refroidissement.
Dans le cas de la tourbe (Fig. 17 ), ces phénomènes sont beaucoup
moins marqués.
E n e f f e t , les phases de combustion et de déshydratation sont
pratiquement conf ond.ues et
i l n ’ a p p a r a î t q u ’ u n s e u l p i c
correspondant à la
phase de carbonisation. Ce phénomène serait dû :
. à l’inertïe et la compacité des briqclettes de to’urbé qui -font que l’a ‘-températu&
ne peut pas se propager à 1 ‘intérieur de la charge aussitôt après allumage
.
au fait que les sondes étaient placées au même niveau (à 1 m) dans le sens
du rayon du four.
Nous retiendrons surtout la première hypothèse car le tracé des
courbes des six sondes prises séparément (Fig. 18) montre des phases de combustion
et des phases endothermiques assez timides,
L ’ é v o l u t i o n a s s e z l e n t e d e l a
température et
les phases de carbonisation et de refroidissement, beaucoup
plus longues pour la tourbe que pour le bois, viennent confirmer cette même
hypothèse.
I l f a u t , e n f i n , noter qu’il existe une bonne corrélation
(I? = 0,95)
entre la température à l’intérieur de la charge et celle des parois externes
du four dans le cas de la carbonisation du bois (Fig. 16, Tab.10 ).

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1 Chapit.re IV 1
CONCLUSIONS GENERALES ET PERSPECTIVES DE RECHERCHES

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- 69 -
l- CONCLUSIONS GENERALES
La carbonisation en four métallique présente un certain nombre.
d’avantages techniques et socio-économiques, l% effet, contrairement aux méthodes
traditionnelles et traditionnelles améliorées (meule casamançaise), la carboni-
sation en four métallique ne demande pas un très grand savoir faire et peut
ê t r e m i s e e n v e i l l e u s e l a n u i t . Cette présence nocturne, non obligatoire,
peut diminuer sensiblement les coûts de la main d’oeuvre et par là le prix
de revient du kilogramne de charbon (4,86 contre 21,34 et 34,45 F.CFA) respective-
ment pour la meule casamançaise et la meule traditionnelle. Il en est de même
du cycle de carbonisation considérablement raccourci : 48 heures et 72 heures
pour le bois et la tourbe contre 1 à 2 semaines pour les méthodes traditionnelle
et casamançaise.
Le rendement moyen sur matière anhydre (27 %) est assez satisfaisant
pour une
carbonisation par
combustion partielle.
Le rendement énergétique
e s t f a i b l e (28,l %) pour le bois partiellement vert mais assez raisonnable
pour le bois sec (50,2 %). Si les résultats obtenus surEucaZyptus tereticornis
aux Bayot tes se confirmaient , le rendement serait légèrement inférieur
à celui de la meule casamançaise du fait de la durée assez courte de la carboni-
sation.
Un avantage, et l’un des plus importants, est la suppression quasi-
totale des accidents <inhérents à la carbonisation en meule, à savoir les effondre-
ments, les projections de flammes entraînant des brûlures graves et la combustion
du charbon lors du défournement.
La carbonisation en four produit un charbon à fort taux de matières
volatiles (28,7 % en moyenne) et à pouvoir calorifique moyen (29 Iv!J/Kg). Ce
charbon est bien indiqué pour un usage domestique parce que facilement inf lamnable
et peu friable. Elle
rencontre
cependant
UIl
ter tain nombre de contraintes,
à savoir la nécessité de disposer de fonds pour pour la confection et l’entretien
de ce dernier,
l’impossibilité de carboniser le bois de très gros diamètre,
à moins de le fendre ce qui peut augmenter le coût de la main d’oeuvre, son
transport surtout dans les zones d’accès difficile.

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- 70 -
L’étude de l’évolution de la température en fonction du temps, bien
que n’ayant pas apporté grand chose dans
l’amélioration des rendements, a
permis de connaître les différentes phases d’une carbonisation et de juger
de la qualité physico-chimique du produit final.
Compte tenu du prix excessif du four par rapport au budget de nos
charbonniers (pour qui le plus souvent la production de charbon est une activité
de subsistance),
l’introduction du four métallique pour la carbonisation du
bois en remplacement de la meule ne’ sera pas chose facile, malgré les multiples
avantages cités plus haut. Celà est d’autant plus vrai que ceux qui détiennent
actuellement le monopole de l’exploitati80n et de la distribution du charbon
n e t r o u v e r o n t p a s p l u s d ’ i n t é r ê t à recruter des charbonniers utilisant les
méthodes traditionnelles que de s’orienter vers des techniques plus coûteuses
parce que demandant un investissement au départ.
L’utilisation des fours métalliques dans la carbonisation du bois
au Sénégal ne pourra être envisageable que dans le cadre de regroupement de
charbonniers à la fois exploitants que 1’Etat ou tout autre organisme financier
national ou international pourra aider à se procurer des moyens de production.
Ces charbonniers exploitants étant, tout au moins, les premiers bénéficiaires
des avantages
techniques sociaux que procurent cette méthode. Dans ce cas,
les exploitants actuels qui surexploitent les charbonniers (raison pour laquelle
le charbon n’est pas vendu à son prix technique) ne serviront plus que d’intermé-
diaires entre les charbonniers exploitants et les détaillants en ville.
Dans le cas de la tourbe, compte tenu de la compacité des briquettes
et de leur inertie, de la quantité très importante de bois à brûler pour démarrer
la meule,
le four métallique restera la méthode la mieux indiquée pour sa
carbonisation.

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- 71 -
2 - PERSPECTIVES DE FWXERCHES
Dans le cadre du futur programme biomasse-énergie, nous envisageons
de mener des recherches sur la valorisation et les qualités énergétiques de
la biomasse (bois, tourbe, pailles, déchets animaux et végétaux).
Dans la valorisation, on s’intéressera .à la
combustion, la carboni-
sation,
à la pyrolyse
g a z é i f i c a t i o n , à l ’ h y d r o l y s e , à 1”hydroliquéfaction
et la fermentation. L’étude des qualités énergétiques nous amènera à déterminer
les caractéristiques physico-chimiques de la matière première (pouvoir calorifique,
matières volatiles, taux de cendres, carbone fixe, etc.) avant et après carboni-
sation.
A court et moyen terme :
- entamer des recherches sur les métrhodes traditionnelles de carbonisation
en vue de leu amélioration. Ces recherches porteront spécialement sur l’aspect
technique et
socio-économique,
mais
également
sur les résultats obtenus
(rendement pondéra1 sur matière anhydre et rendement énergétique, propriétés
physico-chimiques du produit final). Parralèlement
aux recherches sur le
terrain,
des travaux de laboratoire doivent être menés. Ils consisteront
à déterminer la composition chimique de la matière première, souvent carrelée
au rendement matière ;
- entamer des recherches systématiques sur les caractéristiques énergétiques
[pcs,volatiles,
cendres,
etc.) de tous les bois de forêt naturelle ou de
plantation artificielle ainsi que de la tourbe. Pour cela il faut nécessairement
disposer d’un four électrique à programmation de température où tous les
paramètrès de la carbonisation sont contrôlés. Ce four permet de comparer
entre elles sans grand risque d’erreur les caractéristiques énergétiques
de plusieurs essences. Les résultats obtenus pourraient guider le sylviculteur
sur le choix de telle ou telle autre essence à utiliser pour un reboisement
et/ou un aménagement de type énergétique.

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- 72 --
Compte tenu du coût élevé du matériel nécessaire pour mener à bienn
de tel les recherches,
la collaboration avec un laboratoire de chimie serait
souhaitable.
A long. terme, :des recherches sur d’autres techniques de transforma-
tion pourraient être envisagées, notatm-ient :
. l’hydrolyse pour la production d’éthanol
. l’hydroliquéfaction pour la production d’huile
. pyrolyse-gazéification pour la production de méthanol
. fermentation pour la production de biogaz
. torréfection pour la production de bois torrifié.

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Programne Energie ENDA, Mars 1984
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Influence de la température de pyrolyse en fonction sur les produits
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( 3) - B., NDOLJR et E., SALL, 1985
Carbonisation de la tourbe en four métallique transportable
CTS/CNRF/ISRA, janvier 1985
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Le bois au-delà de la crise de l’énergie
Bois de feu information no 12 - ler trimestre 1985
( 51 - D., BRIANI et J. DCI4T, 1985
Guide technique de la carbonisation : la fabrication du charbon de bois
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( 73 - FAO, 1985
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Rapport de synthèse géologique - Prospection générale et certification des
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( 91 - G. FOLEY et A. VAN BUREN, 1981
Energie et forêt : la houille et autres solutions possibles au problème
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(10 - H.E., BO0IH , 1981
Les réalités de la carbonisation
UNASYLVA, vol. 33, no 131
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La chimie du bois
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Les forets tropicales et l’énergie
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crJ?r - Division Cellulose-Chimie-Energie
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Compte rendu de mission au Sénégal du 7 au 25 août 1979
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Small-scale charcoal production from sod peat for developong countries
Technical Research Centre of Finland
Fuel and Lubricant Research Laboratory 02150 Espoo 15, Finland
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Cours de carbonisation
Ecole des Agents Techniques des Eaux 6 Forêts de Djibélor
(1Sl - M. ANDRE, 1970
Charcoal from portable kilns and fixed installations
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(19) - M. HARCYIICH et M. HATLI, 1983
Carbonisation en laboratoire d’un Eucalyp tus camaldulensi
Mémoire de fin d’étude-- Ecole supérieure du bois - Paris
(201 - P.A. JAYlZT, 1982
Pyrolyse du bois sec : réacteur à lit fixe, résultats sur pilote et
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Thèse de Doctorat de 3ème cycle - Ecole des Mines de Paris
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Consomnation de combustible ligneux et les foyers améliorés au SRI-LANKA
Bois de feu information no 11 - Octobre-novembre 1984
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La carbonisation du bois
Biomasse actualité no 4
. .

---

TECHNIQUES PHYSICO-CHIMIQUES DES CHARBONS
La détermination des caractéristiques physico-chimiques des charbons
peut être effectuée selon les modes opératoires suivants :
1 - DENSITE
La densité réelle des charbons est déterminée suivant les prescriptions
d e l a n o r m e f r a n ç a i s e d ’ e s s a i d e s b o i s no B.51.005 sur des éprouvettes de
charbon de 2 à 6 cm3. Le volume mesuré à l’aide d’un volumètre à mercure donnant
une précision de 2 rrm3 et le poids sur une balance donnant une précision d’un
centigramme.
2 - M4TIERES VOLATILES
Q n d é t e r m i n e l e s t a u x d e matiGres v o l a t i l e s a p r è s d i x m i n u t e s à
900°C au four à moufle en creuset en silice avec couvercle. Le résultat est
exprimé en % du charbon sec. Pour cet essai, le charbon est fractionné mécanique-
ment et l’échantillon utilisé pour le dosage correspond à la fraction retenue
sur un tamis de 2 mn d’ouverture de maille passant au travers d’un tamis de
3,5 mn d’ouverture de maille.
3 - CENDRES TOTALES (matières minérales)
Incinération à 815OC et pesée du résidu.
4 - CARBONE FIXE
Le carbone fixe est calculé en faisant la différence entre 100 et
l a somne : matières volatiles + cendres,

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5 - FOUVOIR CALORIFIQUE SUE’ERIELIR
Le pouvoir calorifique supérieur @es) est
mesuré à
1 ‘aide
d’une
bombe calorifique sur environ 1 g d’échantillon séché à l’étuve et fractionné
en petits morceaux. L’échantillon est place dans une bombe en acier inoxydable
remplie d’oxygène à 30 bars. La bombe est immergée dans un vase calorimétrique
rempli d’eau lui même
placé dans un calorimètre adiabatique. Un thermomètre
de précision plongé dans cette eau. Un dispositif de régulation de température
maintient la température de l’enceinte extérieure du calorimétre à celle de
l’eau du vase calorimétrique (ceci assure l’adiabacité du dispositif). Après
la mise à feu et l’équilibrage de l’ensemble, on détermine l’élevation de
la température sur un thermomètre de précision à 0,005°C prés (soit
t).
m
= poids de l’échantillon
.A t = tf - ti
M = valeur en
eau calorimètre ;
elle est déterminée
généralement avec de 1 ‘acide benzolque rigoureusement pur, de pouvoir calorifique
connu (6319 Kcal/kg).

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