Composition chimique du bois et de la fibre

Composition chimique du bois et de la fibre

Résidus papetiers

Nature des rejets

L’industrie des pâtes et papiers génère plusieurs types de résidus dilués dans un grand volume d’eau, tels que les matières en suspension (MES), des matières organiques, des composés inorganiques et d’autres substances telles que les composés organiques volatils ou semi-volatils (Gilbride et Fulthorpe, 2004). On peut trouver dans les effluents papetiers plusieurs contaminants (B.A.C.E, 2005) :
• Les MES, telles que : fibres de bois, fines particules de bois, boues biologiques, cendres et additifs (argile, carbonate de calcium, etc.) ;
• Des matières organiques, en majorité dissoute qui créent une demande biologique (DBO) et une demande chimique (DCO) en oxygène ainsi que des additifs;
• Des composés inorganiques (métaux et sels provenant du bois ou des additifs) ;
• Des hydrocarbures C lO-C 50 qui proviennent des pertes de lubrifiants ;
• Des composés phénoliques et des acides gras et résineux, provenant du bois ;
• Des traces de biphényles polychlorés (BPC), provenant des colorants et de certains produits chimiques ;
• Des composés organochlorés tels que les dioxines et les furannes chlorés, qu’on trouve dans les effluents des usines de blanchiment des pâtes avec un produit chloré;
• Des substances nutritives, composées d’azote et de phosphore, qui sont ajoutées au traitement biologique pour le maintien de l’activité bactérienne ;
D’autres substances telles que les composés organiques volatils ou semi-volatils : le formaldéhyde, les hydrocarbures aromatiques polycycliques, l’acétaldéhyde, etc.

 Système de traitement des effluents papetiers

En général, l’industrie papetière utilise deux systèmes d’épurations : le traitement primaire par décantation et le traitement secondaire par la dégradation biologique. La Figure 1.6 illustre les principales étapes du traitement des effluents de papetiers.
Le traitement primaire permet d’éliminer environ 95% de MES. L’opération est réalisée dans des bassins d’eau, après décantation et flottation. Les particules tombent vers le fond ou remontent à la surface suivant leurs poids. Pour permettre à certaines particules qui ont un diamètre plus faible ( 1 mm à 1 micromètre) de se décanter, on ajoute des coagulants et des floculants.
Ce processus permet d’éliminer toutes les particules (MES) et de réduire également la demande biologique en oxygène sur 5 jours (DB05) (MDDEFP, 2012).
Le traitement secondaire est réalisé par voie biologique en mettant en contact la matière organique avec une masse bactérienne. Le principe est d’utiliser des bassins d’aération et de décantation pour séparer la biomasse de l’eau épurée. La boue biologique est ensui te séchée avant son élimination. Le bassin d’aération constitue la partie principale du procédé dans lequel s’effectue le métabolisme bactérien. C’est dans ce bassin qu’ils ont lieu les réactions biochimiques. Le traitement biologique consiste à éliminer la DCO (demande chimique en oxygène) et la DB05 (MDDEFP, 2012). Le bilan global de l’épuration se traduit par :
Pollution organique+ micro-organismes + 02-+ Boues en excès + C02 + ~0 + NHJ

 Caractéristiques physico-chimiques des boues

L’industrie des pâtes et papiers génère diverses quantités de rejets. La majorité de ces matières résiduelles sont éliminées par la mise en décharge, l’épandage ou l’incinération. On peut définir ces rejets de la façon suivante :
Boues primaires : Issues d’un traitement physico-chimique (décanteur, filtre, cellule de flottation, lagune de sédimentation, etc.) qui a pour but d’extraire facilement des matières en suspension et des matières organiques, très riches en fibres. Elles contiennent généralement (0,3%) d’azote en poids sec, avec un ratio C/N (Bell amy et al, 1995).
Boues secondaires : Issues d’un traitement biologique qui a pour objet l’élimination des composés solubles d’origine organique (digestion des matières organiques par les micro-organismes). Les boues secondaires sont riches en azote et ont une teneur en phosphore qui varie de 0,1 à 0,3% (Bellamy et al, 1995) et (Zibliske, 1987).
Boues de désencrage : générées à la station de désencrage par les triturateurs, les cellules de flottation, les épurateurs, les laveurs et les tamiseurs. Elles contiennent des encres, des charges minérales et des résidus de fibres cellulosiques entraînés lors du désencrage. Ces boues représentent environ 95% du volume des rejets (Brouillette, 1996). Elles proviennent principalement du procédé de désencrage ; dans les étapes de flottation, de lavage, de pressage et de clarification.
Cendres : Provenant de la combustion des particules récupérées, aux appareils de traitement des gaz de combustion et aux cendriers.
Des résidus : Écorces, nœuds, résidus de bois, de papier, de carton et ensemble des
matières résiduelles récupérées (plastiques, agrafes, etc.).
Les boues papetières contiennent beaucoup d’autres éléments tels que l’azote (N), le phosphore (P), le potassium (K), le calcium (Ca) et le magnésium (Mg). Leurs concentrations et le ratio C/N varient selon le type du procédé de mise en pâte (V ance, 2000).
Rashid et al (2006) ont étudié la possibilité de valoriser les boues sur des terres agricoles. Ils ont conclu que les BS et les BM ont des rotations C/N inférieures à 50, ce qui augmente leur pouvoir fertilisant. Ils ont regroupé quelques données dans le but de valoriser les terres agricoles au Canada (Tableau 1. 5).

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Table des matières

REMERCIEMENTS
LISTE DES ACRONYMES
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
RÉSUMÉ
ABSTRACT
INTRODUCTION
CHAPITRE 1
1. Généralités
1.1 Les fibres de bois
1.2 Composition chimique du bois et de la fibre
1.2.1 La cellulose
1.2.2 Les hémicelluloses
1.2.3 La lignine
1. 3 Procédés de mise en pâte
1. 4 Résidus papetiers
1.4.1 Nature des rejets
1.4.2 Système de traitement des effiuents papetiers
1.4.3 Caractéristiques physico-chimiques des boues
1. 5 Composition des boues de dés encrage
1.5.1 Le procédé de désencrage
1.6 Méthodes de valorisation des boues
1.6.1 Enfouissement
1.6.2 Épandage agricole et sylvicole
1.6.3 Le compostage
1.6.4 La réhabilitation des terrains
1.6.5 La valorisation énergétique
a) L’incinération
b) L’oxydation humide
c) La gazéification
1.6.6 Utilisation pour la fabrication de panneaux à base de fibres de bois
1.6.7 Utilisation des résidus papetiers pour la fabrication de CBP
1.6.8 Autres voies de valorisation
1. 7 Les composites bois polymères
1. 7.1 Présentation de la matrice thermoplastique
1. 7.1.1 Les polymères thermodurcissables
1.7.1.2 Les polymères thermoplastiques
1.7.1.3 Les adjuvants
1. 7.2 Techniques de fabrication des composites
CHAPITRE 2 Matériel et méthodes
2.1 Objectifs
2.2 Hypothèses de la recherche
2.3 Matériel
2.3.1 Préparation des fibres
2.3.2 Caractérisation des propriétés des fibres
2.3.3 Caractéristiques du polymère
2.3.4 Agent de couplage
2.4 Méthodes
2.4.1 Techniques de mise en forme des composites
2.4.1.1Mise en granules des composites au laboratoire
2.4.1.2Mise en forme des composites à l’échelle pilote
2.4.2 Moulage par injection
2.4.2 Caractérisation des CBP
2.4.3.1 Propriétés physiques
2.4.4 Analyse statistique des résultats
CHAPITRE III
3.1 Résultats détaillés des propriétés physiques et mécaniques
3.2 Analyse et discussion des résultats
3 .2.1 Effet du procédé de mise en forme et de la proportion des fibres
3.2.1.1 Effet du procédé de mise en forme et la proportion des fibres sur les
propriétés physiques des CBP
3.2.1.2 Effet du procédé de mise en forme et la proportion des fibres sur les
propriétés mécaniques des CBP
3.2.2 Effet des boues de désencrage
3.2.2.1 Effet de la proportion des boues de désencrage sur les propriétés physiques des CBP
3.2.2.2 Effet de de la proportion des boues de désencrage sur les propriétés mécaniques des CBP
3.2.3 Comparaison entre les effets des fibres et des BD sur les propriétés physiques et mécaniques des CBP
3.2.3.1 Comparaison entre les effets des fibres et des BD sur les propriétés physiques
3.2.3.2 Comparaison entre les effets des fibres et des BD sur les propriétés mécaniques
3.2.4 Effet combiné des boues et des fibres kraft sur les propriétés des composites CBP
3.2.4.1 Effet combiné des BD et des fibres kraft sur les propriétés physiques des CBP
3.2.4.2 Effet combiné des BD et des fibres kraft sur les propriétés mécaniques
CHAPITRE IV
CONCLUTIONS
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES

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