Technologie
Le bois est une source très compétitive d’énergie renouvelable, particulièrement pour la production de chaleur. Dans le secteur énergétique, la biomasse forestière résiduelle est utilisée:
• dans les chaudières à la biomasse, de gazogènes et d’unités de pyrolise;
• par les fabricants de granules, de bûches de bois densifié ou de briquettes;
• par les producteurs de biocombustibles liquides ou gazeux.
Chaque technologie de conversion de la biomasse est caractérisée par son rendement énergétique propre. On choisit une technologie plutôt qu’une autre en fonction :
• des besoins énergétiques;
• de la disponibilité, de la proximité et de la qualité de la matière première;
• du coût de la transformation et de la distribution;
• du contexte environnemental; et
• de la disponibilité des techniques permettant l’utilisation du produit final.
Avant d’être utilisée, la biomasse doit être traitée. La biomasse propre est déchiquetée. Celle qui est contaminée (sable, terre, roches, etc.) est broyée. La teneur en humidité de la matière première détermine le contenu énergétique du combustible et son rendement énergétique peut être accru de 20 à 30 % par séchage. Le séchage permet également de conserver sa qualité lors de l’entreposage.
Il existe plusieurs technologies d’exploitation : la densification, la gazéification, la carbonisation, la torréfaction et la pyrolyse.
Densification
La biomasse broyée et séchée est comprimée en granules, en bûches ou en briquette qui servent de biocombustibles. Ces produits peuvent être substitués à l’huile de chauffage.
Les granules de bois ne contiennent généralement aucun adjuvant synthétique et leur fabrication est contrôlée. Faciles à manipuler et à entreposer, ils sont le combustible idéal pour les installations de chauffage entièrement automatiques.
Les bûches et briquettes sont utilisées dans les foyers, les chaudières à bûches, les poêles et les grosses chaudières automatiques. Certaines sont fabriquées à partir de sciures et de copeaux auxquels on ajoute de la paraffine ou de l’huile végétale et d’autres sont composées exclusivement de sciures et de copeaux non traités, compactées à très forte pression.
Combustion
Les technologies de combustion utilisent la biomasse pour produire uniquement de la chaleur utilisée localement. Le brûlage de la biomasse prétraitée permet de produire une énergie propre au chauffage, de l’électricité ou encore une combinaison des deux appelée cogénération. La combustion de la biomasse produit de la chaleur, des cendres et des gaz de combustion qui doivent être épurés avant d’être évacués dans l’atmosphère. Il existe plusieurs types d’équipements pouvant les débarasser de la majeure partie des particules en suspension.
Gazéification
La pyrolyse est une étape incontournable dans le processus de gazéification. Le gaz de synthèse produit par les systèmes de gazéification de la biomasse forestière contient entre autres de l’hydrogène, du monoxyde de carbone et des goudrons. La gazéification de la biomasse produit des gaz de synthèse et des cendres. Il existe plusieurs types de foyers, d’échangeurs de chaleur et d’équipements pour l’épuration de ces gaz.
Carbonisation
La carbonisation densifie la capacité calorifique du bois, produisant le biocharbon qui sera ensuite utilisé notamment pour substituer au coke métallurgique utilisé par l’industrie sidérurgique. Transportable et stockable, le biocharbon peut servir de combustible seul ou en mélange avec des produits pétroliers comme le mazout de chauffage. La carbonisation de la biomasse produit du biocharbon et du goudron.
Torréfaction
La torréfaction est un processus de décontamination thermique. C’est une étape entre le séchage et la carbonisation, un procédé pyrolytique peu exigeant et doux à réaliser à basse température. En 2011, plusieurs technologies de torréfaction étaient en développement. Elles visaient à produire un biocombustible à forte densité énergétique se rapprochant à celle du charbon utilisé dans les centrales électriques. Ainsi, la substitution du charbon minéral par des granules torréfiés réduirait les CO2. La torréfaction de la biomasse produit de la biomasse torréfiée et des gaz combustibles.
Pyrolyse
Décomposition thermique de la biomasse forestière, la pyrolyse produit une huile pyrolytique pouvant être utilisée dans les biocombustibles, les produits chimiques et industriels à haute valeur ajoutée, et l’amendement de sols. Le Canada est le leader mondial de la valorisation de la biomasse forestière par pyrolyse. Cette technologie densifie la capacité calorifique du bois dans un liquide transportable et stockable, qui peut servir dans les transports. La pyrolyse de la biomasse produit du biocharbon, de la biohuile et des gaz de pyrolyse.
Cogénération
La cogénération se fait par une chaudière à la biomasse couplée à une turbine à vapeur. Les exploitants se tournent de plus en plus vers les stratégies de polygénération, produisant électricité, chaleur et de biocarburants et fabriquant aussi des granules.