Soutenance de thèse "Mise en œuvre de catalyseurs hétérogènes à base de charbons pour la catalyse d’esters éthyliques d’huiles végétales pour la production de biodiesel" par Aristide Dejean

Ce travail de thèse a été dirigé par MM. Yézouma Coulibaly (2iE) et Joël Blin (Cirad/2iE), et encadré par M. Igor Ouedraogo (2iE) et Mme Sylvie Mouras (Cirad). Il a été mené au travers une cotutelle entre les écoles doctorales de Gaïa (Montpellier) et 2iE (Ouagadougou).

Résumé

Le biodiesel produit par transestérification des triglycérides contenus dans les ressources lipidiques pouvant se substituer au diesel fossile dans le domaine des transports fait l’objet actuellement d’un intérêt croissant. Ces dernières années, d’importantes activités de recherche ont été consacrées à l'identification de catalyseurs solides pouvant être utilisés pour améliorer les rendements tout en réduisant le coût de production du biodiesel.

Ces travaux de thèse s’inscrivent d’une part dans une démarche d’optimisation de procédé, surtout sur la partie catalyse de la réaction par utilisation de catalyseurs solides à base de charbon actif issus de procédés de préparation simples d’une part, et d’autre part dans une stratégie d’amélioration de la compétitivité d’un procédé de synthèse d’EEHV permettant d’obtenir par la suite un biodiesel 100% d’origine végétale. Plus spécifiquement, il a été question de préparer des catalyseurs charbon à base de coques de noix de karité, caractériser leur efficacité et établir leur mode d’action pour activer la réaction d’éthanolyse.

Dans un premier temps une étude paramétrique de préparation des catalyseurs charbons actifs a été effectuée afin d’en optimiser la synthèse. Ensuite l’influence des paramètres de la réaction de transestérification a été prise en compte pour mieux expliquer l’activité catalytique. Les conditions de recyclabilité, un paramètre crucial pour un catalyseur solide, ont fait l’objet d’une attention particulière. L’activité des catalyseurs a été testée en utilisant un réacteur de transestérification pilote et le biodiesel obtenu a été utilisé dans un moteur à combustion interne. Pour finir une étude économique, modélisée sur la base d’une approche déterministe, est effectuée pour estimer le coût de production du biodiesel d’une unité implémentée à échelle locale.

Dans la plage de conditions expérimentales étudiées, les conditions de préparation et les paramètres de réaction de transestérification optimums permettent d’obtenir des catalyseurs recyclables présentant une excellente activité catalytique en éthanolyse de l’huile de tournesol (R ≥ 98 %). La température de pyrolyse et le ratio d’imprégnation ont été identifiés comme étant les paramètres les plus influents sur les propriétés du support et son activité catalytique. Les résultats sur la production à échelle pilote indiquent que le biodiesel présente de bonnes propriétés ce qui est confirmé par les tests moteurs qui présentent des propriétés en combustion similaire au diesel. L’étude économique a révélé que tous les aspects de l’investissement (notamment le coût lié à la matière première) doivent être bien contrôlés pour limiter les risques et s’assurer d’une rentabilité. Les résultats indiquent que le biodiesel éthylique obtenu en utilisant les catalyseurs charbon peut constituer une alternative crédible au diesel à échelle locale.

 Mots clés : biodiesel éthylique, coques de noix de karité, catalyse hétérogène charbon, KOH.

Composition du jury

Président du jury

• Jean KOULIDIATI, Professeur Titulaire, Université de Ouaga 1, Burkina Faso

Directeurs de thèse

• Yézouma COULIBALY, Maitre de Conférences (CAMES), 2iE, Burkina Faso
• Joël BLIN, Docteur, 2iE/Cirad, Montpellier

Examinateur

• W.K. Igor OUEDRAOGO, Maitre de Conférences (CAMES), 2iE, Burkina Faso

Rapporteurs

• Kouassi Benjamin YAO, Professeur Titulaire, INP-HB, Côte d’Ivoire 
• Issa TAPSOBA, Maitre de Conférences (CAMES), Université de Ouaga 1, Burkina Faso