LA MISE EN PLACE D’UNE UNITE DE PRODUCTION DES BRIQUETTES COMBUSTIBLES A PARTIR DES VETIVERS

Types des catastrophes naturelles pouvant être réduits à l’aide de SV

                   Outre que sa capacité de fixation des sols, le SV peut aussi réduire ou même éliminer les catastrophes naturelles, notamment, les glissements de terrain, les coulées de boue, l’instabilité des talus et les infrastructures. Chacun de ces phénomènes représente une rupture de pente ou de mouvement en masse, reflétant le mouvement entre les débris des pierres et du sol, d’où la nécessité de comprendre les principes de base de stabilisation des pentes par le SV.

Prévention et traitement des eaux contaminées

                   D’une manière générale, le traitement des eaux usées à grande échelle le plus courant est la méthode végétative. Pourtant, le SV, grâce à sa croissance épaisse forme une barrière poreuse qui agit comme un filtre très efficace pour piéger les sédiments fins et les grossiers. Des recherches menées en Australie ont montrées que les haies de vétiver piègent efficacement les nutriments à particules comme le P et le Ca, les herbicides et les pesticides comme l’endosulfan. D’autre part, une particularité du vétiver pour traiter les eaux usées est sa capacité d’absorption rapide des nutriments et des métaux lourds ainsi que sa tolérance à un niveau élevé de ces éléments. Une autre recherche a été menée au Sud du Vietnam dans une usine de traitement de poisson pour déterminer la durée pour laquelle le SV réduisait le taux en N et P des effluents jusqu’à ce qu’ils sont acceptables

Procédés de densification

                 Par définition, la densification est un ensemble de traitements physiques, appliqués aux végétaux ou à ses débris, plus exactement sur les matières lignocellulosiques, visant à obtenir des éléments solides caractérisés par une masse volumique élevée [CDI, CRA, 1993]. Les principales ressources de ces matières sont : l’exploitation forestière (écorce, sciure) ; la transformation mécanique des bois (copeaux de toutes sortes) ; l’agriculture (balle de riz, paille de blé) ; les agro-industries (parchet de café, fibres de coco) et les formations herbacées (herbes de savane, Lantana Camara…) [Lequeux et al, 1991]. Les produits issus de la densification peuvent se présenter sous différentes formes, depuis le ballot de paille ou le fagot de branchages jusqu’aux briquettes. Ce processus de densification comprend 3 étapes :
 Le stockage des matières premières
 Le fractionnement qui est facultatif,
 Le séchage des particules
 La densification proprement dite.
Le Stockage Le stockage est nécessaire pour assurer le bon fonctionnement de l’unité. Il est vraiment très utile surtout si l’approvisionnement des matières premières sont saisonnières. Il est aussi avantageux de favoriser le séchage naturel et économiser ainsi l’énergie et le temps consacré dans le processus pour atteindre le taux d’humidité requis.
Fractionnement ou broyage Le fractionnement est la réduction des résidus en particules de granulométrie adéquate. Pour bien mener cette action de broyage, il faut orienter ses choix sur des caractéristiques :
 Les types de matières premières (forme, nature, résistance)
 La granulométrie désirée
Néanmoins, il existe deux types de broyeur qui sont les broyeurs à marteaux et les broyeurs coupeuses. Le premier est rudimentaire et convient à des matières déjà fractionnées grossièrement, les produits obtenus sont appelés des copeaux ; tandis que le second permet un réglage plus fin du dimensionnement et fractionnement plus précis des particules et on obtient des broyats.
Séchage Les humidités acceptables pour la densification est de l’ordre de 5 à 15%. La capacité d’un séchoir s’exprime par la quantité d’eau qu’il peut éliminer par unité de temps. Le dimensionnement du séchoir se calcule donc d’après l’humidité maximum des résidus entrant dans le processus et d’après la capacité horaire de la presse. Les différents types de séchoir sont les séchoirs rotatifs, de très forte capacité, les séchoirs à contact et les séchoirs à air pulse, tous deux moins onéreux et de capacité mieux adaptée à la densification.
Presses de densification Il existe quatre types de presses industrielles dont la presse à piston, presse à granuler, presse à vis et presse à vis cylindrique et manteau chauffant ; et plusieurs types de presse manuelle. Le choix de chaque presse en dépend des caractéristiques des matières premières ainsi que les produits dont on souhaite avoir.
 La presse à piston : C’est le piston qui pousse les matières dans un cylindre pourvu d’un étranglement conique accentué qui freine leur progression. Ce frein provoque le frottement de la matière sur les parois du tube et permet ses compactages. Ce type de presse ne convient pas pour des résidus à forte densité à cause de leur faible déformation, de plus son échauffement est superficiel. Par contre, il est moins exigeant sur l’humidité de la matière première (12 à 16%) ainsi que sur sa granulométrie (10 à 15mm) [CDI, 1993]. Les briquettes obtenues sont reconnaissables par l’existence des interfaces de coups de piston
 Presse à granuler : La presse à granuler fut introduite plus récemment dans le domaine de la densification à des fins énergétiques. Jusqu’en 1960, elle a été réservée exclusivement à la fabrication d’aliments pour le bétail [Kalyan N, 2009]. Cette presse consiste à extruder la matière sous la pression des rouleaux, au travers d’un anneau ou un plateau muni des trous de diamètres variables. A la sortie des filières, elle est munie d’un couteau ajustable pour pouvoir couper les granules à la longueur souhaitée. Les pressions de friction qui entrent en jeu sont de l’ordre de 100 − 150𝑀𝑃𝑎 et provoquent une élévation de température de l’ordre de 163 à 176°𝐶 [Thomas M et al 1997]. Ce type de presse a de très forte capacité et nécessite un investissement lourd ainsi qu’une grande disponibilité des matières premières.
 Presse à vis: Le principe de fonctionnement contient une vis qui oblige la matière à se densifier au cours de sa progression. La matière est ensuite extrudée à travers une filière équipée des trous qui s’oppose à une contre pression par frottement. Les effets associés à la friction causée par la paroi et la vis provoquent une augmentation de la température (au voisinage de 200°𝐶). Les briquettes qui en résultent sont facilement reconnaissables par l’existence d’un trou central obtenu grâce à un axe situé au centre de l’orifice d’extrusion [Grover et al, 1996].

DISCUSSIONS

                    La synthèse bibliographique permet de dire que le charbon de bois à un taux d’humidité faible (0,77%) par rapport à ceux des briquettes (4,75%). Cela peut s’expliquer par le fait qu’il subit plusieurs jours de séchage avant sa vente voire même son utilisation, de même pour le taux des matières volatiles 12,31% contre 26,64% pour les briquettes. Il y a aussi le taux de carbone fixe du charbon de bois qui est élevé par rapport à ceux des briquettes s’expliquant par le fait que la lignine du bois est supérieure à celui du vétiver. Par contre en ce qui concerne la teneur en cendre, celui des briquettes est beaucoup plus faible (14,22%) par rapport à ceux des charbons de bois (17,41%) à cause de leur faible rendement de carbonisation. Les pouvoirs calorifiques sont inversement proportionnels à la teneur en cendre c’est-à-dire que plus la teneur en cendre est faible, plus la PCI augmente. Les valeurs trouvées justifient ces hypothèses car le PCI des briquettes en racines carbonisées (6862,4 kcal/kg) est plus élevé que le PCI du charbon de bois (6607 kcal/kg). Les caractéristiques physiques des briquettes, sauf pour les briquettes à base des feuilles non carbonisées, sont aussi très intéressantes par rapport à celui du charbon. Leurs taux de compression est de l’ordre de 1,6 à 2 N/mm2 tandis que pour le charbon, ce taux est de 0,9 N/mm2. Ce qui est dû au fait que les briquettes subissent une pression lors de sa production tandis que le charbon n’en subit pas. Il en est de même pour le test d’effritement. Pour les études économiques et financières du projet, les valeurs des indicateurs sont très promoteurs. La VAN est supérieur au capital investi, le projet engendre un bénéfice 𝟏𝟐𝟐 𝟓𝟑𝟓 𝟔𝟐𝟑 𝐴𝑟. En ce qui concerne les études de marchés, la majorité des consommateurs sont d’accord pour utiliser les nouveaux produits s’ils correspondent à leurs attentes.

CONCLUSION et PERSPECTIVES

                      L’objet de ce mémoire est d’étudier la préfaisabilité technique et économique de la mise en place d’une unité de production des briquettes combustibles à partir des feuilles et des racines distillées de vétiver. Cette étude rentre dans le cadre de la protection de l’environnement, la protection des sols et des luttes contre la déforestation. A l’issue des tests réalisés au sein du laboratoire de Centre National de Recherche Industrielle et Technologique sur les études des caractères physico-chimiques des briquettes, nos résultats permettent de dire que les briquettes carbonisées à base de racines de vétiver peuvent être un substitut du bois énergie car son PCI est évalué à 6862,4 Kcal/kg, supérieur à celui du charbon de bois moyen 6607 𝐾𝑐𝑎𝑙/𝑘𝑔. De même qu’elle est plus économique que le charbon de bois au terme de consommation. Par ailleurs, les briquettes non carbonisées peuvent être utilisées dans des industries. Même si leurs caractéristiques physico-chimiques s’avèrent assez faibles, elles peuvent être classées parmi les briquettes de bonne qualité. Durant le test de cuisson, les briquettes prennent feu facilement et ne dégagent pas de fumée, elles ne salissent pas les mains ni les marmites. Cela correspond bien aux attentes des usagers lors des enquêtes effectuées. En ce qui concerne les études financières qui s’y rattachent, les résultats sont très promoteurs : le taux de rentabilité interne, 38,35% est très intéressant. La société promoteur du projet peut faire plus d’emprunts ou rechercher des partenaires techniques et financières pour améliorer les qualités de ses produits. La rentabilité du projet est aussi mise en évidence par la DRCI, qui ne dépasse pas les 3 premières années de l’exploitation de l’entreprise. En constatant les difficultés que rencontrent les ménages pour la hausse des prix et l’insuffisance des combustibles sur le marché, ce projet aura une part de marché importante. Au terme de ce travail, en vue de l’optimisation de ce projet dans l’optique de substituer totalement le bois énergie au niveau des ménages, les recommandations suivantes devront être prises en compte :
 Accroitre le taux de rendement de carbonisation qui est assez faible de l’ordre de 25%.
 Entreprendre une étude sur les caractéristiques physico-chimiques du mélange des feuilles et des racines de vétiver en même temps ;
 Mettre en place au niveau des collectivités décentralisées, une structure permettant de vulgariser la technologie de plantation de vétiver, de production de son huile essentielle ainsi que la production de briquette à base de feuille ou de racine de vétiver ;
 Une politique de sensibilisation et de changement de comportement sur le mode de cuisson au niveau des ménages devra être dressée, planifiée et pratiquée à travers l’ile en collaboration avec l’état et les entités responsables de la vulgarisation ou la diffusion de la technologie ci énumérée.

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Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
PARTIE I : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I : LE VÉTIVER
I.1. Caractéristique du vétiver
I.1.1. Caractéristiques morphologiques
I.1.2. Caractéristiques physiologiques
I.1.3. Caractéristiques écologiques
I.1.4. Caractéristiques génétiques
I.1.5. Tolérance du vétiver au froid
I.2. Méthodes de multiplication du Vétiver
I.2.1. Diviser des plantes mûres pour produire des boutures a racine nue
I.2.2. Multiplication du vétiver à partir des parties du plant
I.2.3. Multiplication des bourgeons ou micro multiplication
I.2.4. Culture in vitro
I.3. Le système vétiver et la réduction des catastrophes naturelles
I.3.1. Types des catastrophes naturelles pouvant être réduits à l’aide de SV
I.3.2. Stabilisation des pentes à l’aide de SV
I.3.3. Stabilisation des berges
I.3.4. Stabilisation des talus
I.4. Etude des impacts du SV sur le sol et les eaux
I.4.1. Prévention et traitement des eaux contaminées
I.4.2. Traitement des terres contaminées
I.5. Les bienfaits de l’huile essentielle de vétiver
I.5.1. Aspects et particularités
I.5.2. Les bienfaits de l’huile essentielle
I.5.3. Utilisations de l’huile essentielle
CHAPITRE II : LA BRIQUETTE
II.1. Procédés de densification
II.1.1. Le Stockage
II.1.2. Fractionnement ou broyage
II.1.3. Séchage
II.1.4. Presses de densification
II.2. Types de densification
II.2.1. La densification sans liant
II.2.2. La densification avec liant
II.3. La carbonisation
II.3.1. La carbonisation par combustion partielle
II.3.2. La carbonisation par injection de gaz chauds dans la charge
II.3.3. La carbonisation à vase clos
II.4. Le briquetage à Madagascar
II.5. Compétitivités des briquettes
PARTIE II : MATERIELS – METHODES
CHAPITRE III : MATÉRIELS ET MÉTHODES
III.1 Procuration des matières premières
III.2 Caractérisation des matières premières
III.2.1 Détermination de la teneur en eau
III.3. Procédés de fabrication des briquettes
III.3.1. La préparation de la matière première
III.3.2. La préparation du liant
III.3.3. Le mélange, la compression et le démoulage
III.3.4. Le séchage
III.4. Caractérisations chimiques des briquettes combustibles
III.4.1. Taux d’humidité
III.4.2. Taux de Matières Volatiles
III.4.3. Taux de cendres
III.4.4. Taux de carbone fixe
III.4.5. Pouvoir Calorifique
III.4.6. Test d’ébullition d’eau
III.5. Détermination des propriétés physiques des briquettes
III.5.1 Test de compression
III.5.2. Test de résistance à l’impact
PARTIE III : RESULTATS ET DISCUSSIONS
CHAPITRE IV : RÉSULTATS
IV.1. Choix de la composition des briquettes
IV.2. Résultats des caractères chimiques des briquettes
IV.2.1. Taux d’humidité
IV.2.2. Taux de matières volatiles
IV.2.3. Taux de cendres
IV.2.4. Taux de carbone fixe
IV.2.5. Pouvoir calorifique
IV.2.6. Test d’ébullition d’eau
IV.3. Résultats des propriétés physiques
IV.3.1. Test de compression
IV.3.2. Test de résistance à l’impact
CHAPITRE V : ETUDE DE PRÉFAISABILITÉ ÉCONOMIQUE ET FINANCIÈRE
V.1. Contexte du projet
V.1.1. Les objectifs du projet
V.1.2. Les résultats attendus
V.2. Calculs économiques pour la production des briquettes
V.2.1. La charge d’exploitation
V.2.2. Les investissements
V.2.3. Les charges salariales
V.3. Méthodologie des évaluations
V.3.1. Marge Brute d’Autofinancement (MBA)
V.3.2. Valeur Actualisée Nette (VAN)
V.3.3. Durée de Récupération du Capital Investi (DRCI)
V.3.4. Taux de Rentabilité Interne (TRI)
V.3.5. Indice de Profitabilité (IP)
CHAPITRE VI : ÉTUDE DE MARCHÉ
VI.1. Analyse de la demande
VI.1.1. Les clients ciblent
VI.1.2. La consommation et fréquences d’utilisation de l’énergie de cuisson
VI.1.3. La durée moyenne de cuisson
VI.1.4. Lieux d’achat de l’énergie
VI.1.5. La dépense mensuelle en énergie de cuisson
VI.1.6. Facteurs de choix de l’énergie de cuisson
VI.1.7. Briquettes de vétivers
VI.2. Analyse de l’offre.
VI.2.1. Les concurrents directs
VI.2.2. Les concurrents indirects
DISCUSSIONS
CONCLUSION et PERSPECTIVES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES et WEBOGRAPHIQUES
ANNEXES

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