Une revue des instruments de caractérisation rhéologique de biomasses appliqués à la méthanisation en voie solide continue

Abstract

Cet article propose un état des lieux des méthodes pour la détermination des paramètres rhéologiques des biomasses grossières appliquées à la méthanisation en voie solide. La méthanisation en voie solide est un procédé biologique permettant la valorisation sous forme de biogaz des sous-produits à forte teneur en matières sèches, en particulier les sous-produits agricoles, les déchets ménagers et les déchets alimentaires. Afin d’assurer le développement de plusieurs technologies de méthanisation, des connaissances précises sur les propriétés rhéologiques des substrats et du milieu réactionnel sont indispensables pour la conception, l’opération et la simulation de procédés. Malgré l’importance des propriétés rhéologiques, très peu de données du comportement rhéologique de la biomasse grossière sont présentes dans la littérature. Cela s’explique par le fait que les rhéomètres rotatifs conventionnels ne sont pas bien adaptés à la biomasse hétérogène comportant des particules grossières et de longues fibres. Jusqu’à présent, les équipements rotatifs conçus permettent de déterminer les propriétés rhéologiques de biomasse concentrée contenant des particules d’une taille maximale de 3 cm alors que les biomasses peuvent contenir des fibres lignocellulosiques ayant jusqu’à 25 cm de longueur. Compte tenu de cette limitation instrumentale, différents appareils alternatifs issus des domaines de l’analyse du béton, des sols ou des aliments ont été récemment adaptés pour accéder à des propriétés rhéologiques des biomasses agricoles. Dans cet article, ces différents outils ont été répertoriés en précisant des informations sur les facteurs d’influence, les principes physiques théoriques, le montage expérimental et leur gamme d’application pour la biomasse. Hélas, pour certains de ces appareils, les relations trouvées sont à ce jour plutôt qualitatives que quantitatives et les raisonnements mathématiques permettant d’intégrer complètement les phénomènes physiques observés avec les facteurs influençant la rhéologie de la biomasse doivent encore être investigués afin de mettre en place des méthodes normalisées spécifiques à une biomasse grossière.