Particulate concentrations during on-farm combustion of energy crops of different shapes and harvest seasons.

Fournel, S., Palacios, J.H., Morissette, R., Villeneuve, J., Godbout, S., Heitz, M., et Savoie, P. (2015). « Particulate concentrations during on-farm combustion of energy crops of different shapes and harvest seasons. », Atmospheric Environment, 104, p. 50-58. doi : 10.1016/j.atmosenv.2015.01.006  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Des coûts énergétiques de plus en plus élevés et les préoccupations environnementales liées aux exploitations ont suscité chez les producteurs agricoles un intérêt croissant pour l’utilisation de la biomasse produite dans leur exploitation comme substitut aux carburants fossiles pour produire de la chaleur. L’utilisation de biomasse non ligneuse comporte cependant des défis en raison de la variabilité de la composition chimique et des propriétés du carburant, qui peut causer des problèmes durant la combustion, par exemple l’émission de matière particulaire. Le but de nos travaux était de mesurer et de comparer les concentrations totales de matière particulaire durant la combustion sur le terrain du bois et de quatre différentes cultures : saule à courte rotation, panic érigé, miscanthus commun et alpiste roseau. Pour étudier l’influence des propriétés physicochimiques, différentes formes (granules, copeaux et graminées hachées) et saisons de récolte (automne et printemps) ont également été évaluées. Dans ce contexte, nous avons utilisé une chaudière multi-combustible à petite échelle (29 kW) représentative d’un usage commercial léger. La chaudière était aussi sans catalyseur, de sorte que toute la combustion se faisait dans une seule chambre de combustion. Dans l’ensemble, douze biocombustibles ont été testés, et chacun a été brûlé trois fois. La concentration moyenne de la matière particulaire du bois (416 mg Nm–3 à 7 vol % O2) était plus faible que celle des quatre cultures énergétiques dédiées (505 à 1417 mg Nm–3 à 7 vol % O2). Cependant, à cause de la variabilité élevée entre les expériences, aucune signification statistique n’a été observée au niveau p > 0,1, sauf dans un cas. Les quantités de matière particulaire étaient élevées par rapport aux données trouvées dans la littérature et les règlements environnementaux du Québec, principalement à cause du système de chaudière utilisé. Sauf pour le saule, les produits granulés ont fait diminuer les concentrations de matière particulaire de 22 à 52 % par rapport aux produits hachés. La biomasse plus volumineuse de faible densité ne pouvait pas atteindre des conditions d’équilibre et a produit des composés associés à une combustion incomplète, comme des matières particulaires. La récolte des biocombustibles au printemps a permis une réduction des particules allant jusqu’à 48 % par rapport aux biocombustibles récoltés à l’automne. Cette différence était probablement due à une diminution de 20 à 60 % de plusieurs éléments chimiques dans la biomasse, nommément le S, le Cl, le K et le P, qui sont les principaux constituants des cendres volantes.

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