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Projet PRCE ANR-24-CE51-XXXX
2024—2027

Résumé du projet (👉EN🍰)

La convergence vers des énergies renouvelables à faible impact environnemental fait partie des défis sociétaux actuels majeurs. Une meilleure utilisation de la ressource forestière comme ressource énergétique est donc hautement stratégique. Or, la valorisation directe du bois en tant que matière brute n’existe (quasiment) pas dans la littérature. Récemment, et pour le domaine de l’énergie, l’industrie a adapté des presses à galet à la production de granulés. Ce procédé permet de valoriser les connexes de sciage, représentant 50% des arbres sciés, mais ne valorise que la sciure (45% des connexes, aux côtés des plaquettes et de l’écorce). De plus, il est adapté principalement, pour la production à grande échelle de granulés de chauffage, à la transformation des résineux (36% de la forêt française). Enfin, la matière première doit être transportée, encore humide (50% de sa masse), sur les lieux de production souvent éloignés des scieries, puis broyée et séchée avant transformation. D'autres méthodes existent comme le vapocraquage « black-pellets », mais toutes nécessitent des investissements financiers élevés (inaccessibles aux petites scieries et difficilement rentabilisés étant donné leur volume de coupe), ainsi que des moyens considérables pour sécher, affiner, convoyer, stocker et transformer le bois.

En 2020, le laboratoire Ingénierie des Matériaux Polymères a mis au point un procédé par extrusion bivis de conversion des connexes de sciage, sans séchage ou broyage préalable, et sans additif. Cette approche, basée sur un système fourreau-filière original (breveté), a plusieurs avantages : une adaptation aisée des conditions de procédé, utiliser l'eau du bois comme plastifiant/lubrifiant, profiter de l’énergie mécanique dissipée pour transformer le bois et le sécher partiellement en sortie. Les granulés produits dégagent plus d’énergie à la combustion et sont plus résistants à l’eau et aux frottement mécaniques, les rendant tout à fait compétitifs et plus facilement transportables et stockables que les granulés conventionnels. Toutes les essences testées ont pu être transformées, aussi bien avec comme matière première de la sciure ou des plaquettes.

Cependant, cela pose de nombreuses questions scientifiques telles que

comment la composition et la morphologie du bois influencent-elles les transformations ?
comment est broyée, convoyée, transformée, plastifiée la matière dans l’extrudeuse, sans aucun additif ?
comment ses composés influencent-ils frottements aux parois et rhéologie du matériau ?
comment une pâte chargée s’écoule dans un canal sous cisaillement rasant, puis est compactée pour former des granulés homogènes et cohésifs ?
et enfin quel est le bilan énergétique du procédé et comment atteindre différentes échelles industrielles ?

Nous proposons d’attaquer ce sujet grâce à une approche mêlant étude des procédés, physico-chimie, thermique, rhéologie et modélisation. Nous visons à une meilleure compréhension des transformations et du matériau bois ainsi mis en œuvre, transposable à terme sur d’autres biomasses, ainsi qu’à modéliser ce procédé d’extrusion d’un matériau fibreux très chargé pour l’adapter à toutes tailles de machines et donc volumes de production, dans une logique de circuit court.