Bio Charbon

Low-tech Lab

https://wiki.lowtechlab.org/wiki/Bio_Charbon

Dernière modification le 30/08/2016

Difficulté

Moyen ⧼wf-propertyvalue-difficulty-Moyen⧽

Durée

4 jour(s) ⧼wf-propertyvalue-durationtype-jour(s)⧽

Coût

12 EUR (€)

Description

Fabrication de charbon vert à base de paille pour remplacer le charbon de bois dont la fabrication est responsable d’une grande partie de la déforestation, au Sénégal comme dans le monde.

Sommaire

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Introduction

Ce tutoriel est réalisé en partenariat avec l'association Nebeday [www.nebeday.org] qui développe au Sénégal de nombreux programmes pour la gestion participative des ressources naturelles par et pour les populations locales.

Contexte global:

• Le Sénégal est fortement touché par les effets du réchauffement climatique: pluies tardives et irrégulières, sécheresses récurrentes, déforestation
• Multiples pressions sur les ressources naturelles: croissance démographique, pratiques agricoles non durables, feux de brousse (350000ha/an), coupe abusive de bois pour les besoins croissants en combustibles domestiques

Situation énergétique:

• Le bois et le charbon de bois représentent 84% de la consommation énergétique des ménages.
• Charbon de bois: 58 kg/habitant/an (FAO)
• Plus de 4 millions de m3 sont prélevés par an pour les besoins énergétiques
• Depuis les années 60, baisse de 42% de la superficie des forêts (40 000 ha/an)

Le bio-charbon à base de paille s'intègre dans une démarche globale:

• Remplace le charbon de bois
• Respecte les traditions locales et permet la cuisson de tous les plats
• Plus économique pour les familles utilisatrices (150 CFA le kg de biocharbon contre 250 à 300CFA le kg de charbon classique)
• Biomasse renouvelable
• Valorisation de la paille inflammable: diminution des feux de brousse
• Moins d’arbres coupés pour le charbon
• Amélioration de la biodiversité

Matériaux

• Résidus agricole: paille
• Eau
• Argile
• Coques d'arachide broyées

Outils

• Fût en métal de 200L transformé en pyrolyseur (pour la carbonisation)
• Pelle et rateau
• Masque et gants de protection
• Grand récipient pour les mélanges
• Bache
• Pilon
• Tamis
• Presse
• Claies de séchage
• Empreinte en métal pour standardiser la taille des briquettes

Étape 1 - Fonctionnement

Le but du pyrolyseur est de transformer le maximum de paille en charbon. Comment se forme le charbon dans le pyrolyseur, une fois le feu allumé?

Etape 1: Évaporation La paille, même bien sèche, contient un faible pourcentage d'eau (environ 10%). Une partie de la paille est brûlée pour apporter l’énergie nécessaire à l’évaporation de toute l'eau contenue dans la biomasse. La température est alors de 100°C. Dès qu'il n'y a plus d'eau, un peu de paille est de nouveau brûlée pour monter à la température de 280°C. Cette étape est dite "endothermique", elle a besoin d'énergie. Afin d'économiser la paille, il est donc nécessaire de travailler avec la biomasse la plus sèche possible.

Etape 2: La pyrolyse A 280°C, la biomasse commence à se décomposer, donnant ainsi du charbon et d'autres éléments comme du goudron, de l'acide acétique, du méthanol, etc.

Au dessus de 280°C, la décomposition du bois dégage de l'énergie, la réaction devient "exothermique". La réaction s'entretien jusqu'à ce qu'il ne reste plus que du charbon, la température monte alors jusqu'à 400°C.

Cependant le charbon obtenu à cette température n'est pas de très bonne qualité, il est corrosif, contient du goudron et autres composés. (65% de carbone pur). On va donc chercher à monter la température jusqu'à 500°C, ce qui permet de dégrader le goudron afin d'atteindre 85% de carbone pur.

Pour cet objectif, on joue sur l'apport d'oxygène: pas d'oxygène, le charbon n'entre pas en combustion, si on apporte de l'oxygène, le charbon et la biomasse entre en combustion et dégage de l’énergie. Un faible apport d'oxygène dans le pyrolyseur permet de brûler une partie de la biomasse afin d'assurer la monter à 500°C.

Un charbon commercial possède au moins 75% de carbone pur.

La maîtrise de la carbonisation nécessite donc de l'expérience et de nombreux essais avant d'obtenir le bon charbon.

Étape 2 - Récolte de la paille

Récolter la paille en brousse ou dans les champs après moisson selon les disponibilités.

Il est important que la paille soit bien séchée par le soleil avant la récolte.

Étape 3 - Remplissage du pyrolyseur

L'une des extrémités du pyrolyseur est amovible, l'autre extrémité contient une trappe d'accès.

Pour cette étape, on place le pyrolyseur, extrémité amovible vers le haut.

• On place au centre du fût un cylindre, comme le manche d'un outils par exemple.

• On vient remplir de paille tout autour, en prenant soin de bien la tasser.

• On retire ensuite le cylindre et on ferme cette extrémité du pyrolyseur.

Étape 4 - Mise à feu

On va maintenant retourner le fût afin d'avoir l'extrémité avec la trappe d'accès vers le haut; elle doit être ouverte.

A l'aide du râteau et de la pelle, on dégage au sol une cuvette d'un diamètre légèrement supérieur à celui du pyrolyseur. On garde tout autour une couronne de terre.

On vient positionner le fût au centre de cette cuvette, il faut que l'air puisse circuler sous le pyrolyseur.

Avant d'allumer, il est important de vérifier que l'on travaille en extérieur, dans un endroit bien ventilé (le processus relâche des gaz toxiques pour l'homme comme le monoxyde de carbone)

On se positionne de tel sorte de pas avoir la fumée sur nous et on allume la paille par le haut.

Étape 5 - Carbonisation

On laisse bruler environ 30 min jusqu'à ce que la flamme devienne plus claire, avec peu de fumée, la flamme reste presque limité à l'intérieur du fut. A ce moment la, on ferme la trappe, on colmate avec de la terre humide. On rabat également la terre sur la base du fut afin d'empecher l'entrée d'air par le bas.

Cette étape, la pyrolyse, permet la production du charbon sans que l'oxygène ne vienne engager la combustion du charbon produit.

On laisse le fut ainsi fermé pendant 10 à 15 min.

Étape 6 - Premier mélange

• Une fois le charbon produit (poussier), on le mélange dans un récipient avec de l'eau et de l'argile.

Pour 20kg de matière carbonisée, on ajoute 20L d'eau et 4kg d'argile

• On mélange bien à l'aide d'un outil, un rateau par exemple.

• On recolte ensuite le mélange en l'égoutant correctement.

• On le met ensuite à sécher, étalé sur une bâche, au soleil

Étape 7 - Conditionnement du poussier

Si la zone de production des briquettes diffèrent de la zone de carbonisation, on stock le poussier une fois qu'il est bien sec dans des sacs de contenance connu afin de faciliter la suite du procédé.

Étape 8 - deuxième mélange

Le poussier ne peut être utilisé tel quel pour faire des briquettes, on lui applique un second mélange.

• Pour 50kg de poussier, on ajoute 15kg de coque d'arachide broyée, 1.5 kg d'argile tamisé ainsi que 50L d'eau.

Méthode pour une bonne homogénéité du mélange: Incorporé l'ingrédient de plus petit volume à celui de plus gros volume. Avec la pelle, on étale le tas de la matière de gros volume. On "soupoudre" uniformément le second ingrédient à la surface. Puis on rabat par petites pelletée, d'abord vers l'extérieur ensuite vers l'intérieur.

• On commence par mélanger l'argile et la coque d'arachide en appliquant la méthode du mélange.

• On applique le même procédé pour incorporé ce premier mixe au poussier.

• On utilise ensuite le récipient afin de mélanger le tout avec de l'eau.

Test permettant de validé les bonnes proportions du mélange: Faire une boule avec les mains et laisser tomber d'1m. La boule doit se tenir. Si elle se casse, il n'y a pas assez d'eau, si elle s'écrase de façon importante, il y a trop d'eau.

La coque d'arachide broyée, non carbonisée, permet à la briquette d'être plus puissante, notamment à l'allumage. L'argile sert de liant.

Étape 9 - Presse et mise en paquet de la pâte

• Le mélange passe ensuite dans le presse briquette

Il existe de très nombreux type de presse, de très simple à des presses plus complexes et coûteuse comme les presses rotatives. Celle-ci a un réel avantage s'il y a accès à l'electricité. Dans le cas contraire, l'entrainement manuel est pénible et problématique pour les femmes qui s'occupent de la production, on preferera des presses plus simples.

Les briquettes font 20cm de longueur

• Suite au pressage, on uniformise la taille grace à une empreinte

• On met ensuite à sécher au soleil durant 3 à 4 jours sur des claies de séchage. Bien penser à couvrir en cas de pluie.