Optimizing pyrolysis reactor operating conditions to increase nicotine recovery from tobacco leaves.

Hossain, M.M., Scott, I.M., Berruti, F., et Briens, C. (2015). « Optimizing pyrolysis reactor operating conditions to increase nicotine recovery from tobacco leaves. », Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 112, p. 80-87. doi : 10.1016/j.jaap.2015.02.018  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

La conversion de biomasse en bioénergie ne sera économique que lorsque des composés à valeur ajoutée, notamment des produits chimiques, pourront être extraits au cours du processus. Nous avons étudié la possibilité d’améliorer l’extraction de la nicotine des feuilles de tabac (Nicotiana tabacum) par pyrolyse, à l’aide d’une nouvelle technologie : soit l’utilisation d’un réacteur à fluidisation mécanique. Ce réacteur est un réacteur cylindrique (diamètre : 15 cm, hauteur : 24,5 cm) à fonctionnement discontinu. Il a été raccordé à un condenseur et le gaz émis est passé dans un désembueur de coton puis évacué. Les gaz du réacteur ont été condensés dans les condensateurs dans un bain de glace et changés manuellement en fonction de la température du lit fluidisé du réacteur. Nous avons étudié deux variables, soit la taille des particules (1, 0,355 et 0,212 mm) des feuilles de tabac et la vitesse de la montée de la température du réacteur (5, 10 et 15 °C/min à partir de la température ambiante jusqu’à 565 °C), et leur l’effet sur la production d’huile de pyrolyse, sur la concentration en nicotine et sur la récupération de la nicotine. Nous avons réparti les huiles produites par pyrolyse en neuf coupes de température (ambiante–200, 200–250, 250–275, 275–300, 300–350, 350–400, 400–450, 450–500 et 500–565 °C), la température du réacteur ayant été maintenue pendant 30 minutes à 200, 250, 275 et 500 °C. Nous avons analysé la concentration de nicotine dans l’huile de pyrolyse et les extraits de biomasse avec un chromatographe en phase gazeuse couplé à un détecteur à ionisation de flamme (méthode GC-FID). La production de nicotine par pyrolyse des feuilles de tabac dans un réacteur à fluidisation mécanique présente un rendement plus élevé que l’extraction traditionnelle par solvant depuis la biomasse. La taille des particules de biomasse n’a pas non plus affecté la production totale d’huile de pyrolyse ou la récupération de la nicotine, lesquelles se situent respectivement entre 48 et 49 %, et 104 à 109 %. La seconde coupe de température produite avec des particules de 1 mm de biomasse présente la plus forte concentration de nicotine, 6 %, alors que la récupération de nicotine était de 45 %. En comparaison, la première coupe de température, produite avec des particules de 1 mm de biomasse séchée à 50 °C avait la plus forte concentration de nicotine, soit 84 %, alors que la récupération de nicotine était de 23 %. À cause de la température relativement élevée d’ébullition de la nicotine (247 °C), les coupes obtenues à partir de la pyrolyse en discontinu peuvent être grandement purifiées en évaporant l’eau et les autres substances volatiles. On peut appliquer cette méthode de récupération et de purification de la nicotine par pyrolyse pour extraire d’autres substances à valeur ajoutée d’autres biomasses.

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