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Quel est le temps de dégradation d'un pneu ?
Lorsque les pneus sont vieux, c'est-à-dire que 10 ans se sont écoulés depuis leur date de fabrication ; Lorsqu'un pneu est éraflé ou endommagé ; En cas d'usure de la bande de roulement.Quelle est la date de péremption d'un pneu ?
Les fabricants conseillent donc de procéder au changement du pneu. On retrouve différentes dates : 5 ans, 6 ans ou encore 10 ans après la date de fabrication du pneumatique identifiable gr? au marquage DOT.Comment Peut-on prolonger la durée de vie d'un pneumatique ?
Pour réduire l'usure des pneus, il est nettement recommandé d'avoir une éco-conduite, c'est-à-dire une conduite économique à vitesse modérée. Il est également bon d'éviter les accélérations trop brusques, surtout sur les trois premiers rapports. Au démarrage, il faut laisser le temps au véhicule de prendre son élan.- Sur le bord de chaque pneumatique, dans un petit cercle sont indiqués quatre chiffres. Par exemple 4015, cela signifie que le pneu a été fabriqué la 40e semaine de l'année 2015. Cette date permet de savoir si votre pneumatique est récent ou non.
Présentée pour obtenir le titre de
Discipline : Génie énergétique
Par déchets de pneus usagés par pyrolyse Soutenance publique devant le jury composé de :AU : 2015 /2016
i """"""""""""""""""""""""""""""""LY """""""""""""""""""""""""""""""""vii """""""""""""""""""""""""""""""""" xiii """"""""""""""""""""""""""""1 """"""""""""""""3I. Les pneumatiques ...................................................................................... 4
II. Impact environnemental ............................................................................ 5
III. Gisement des pneumatiques et leurs déchets ............................................ 6III.1. Réglementation .............................................................................. 6
III.2. Gisement international en pneus usagés......................................... 6 III.3. Gisement national en pneu usagé ................................................... 7IV. Classification des Pneus usagés ................................................................ 7
IV.1. Les pneus usagés réutilisables (PUR) .............................................. 7 IV.2. Les pneus usagés non réutilisables (PUNR) ..................................... 8 V. Les voies de valorisation des pneus usagés ............................................... 8V.1. Valorisation matière ........................................................................ 8
V.2. Valorisation énergétique .................................................................. 9
I. Généralités ............................................................................................. 11
II. Les produits de la réaction de pyrolyse ................................................... 13
II.1. Résidu Solide ................................................................................. 14
II.2.Liquide pyrolytique .......................................................................... 15
II.3. Gaz pyrolytique .............................................................................. 16
III. Influence des paramètres opératoires sur les produits de la pyrolyse ....... 17 III.1. Influence de la température ........................................................... 18 III.1.1. Effet de la température sur le rendement des produits ........... 18 III.1.2. Effet de la température sur la composition des produits ......... 20 III.1.3. Effet de la température sur le pouvoir calorifique du gaz ....... 21 III.2. Influence de la vitesse de chauffe ................................................... 21 III.3. Influence du temps de séjour ........................................................ 22 III.4. Influence du débit du gaz inerte .................................................... 23 III.5. Influence de la taille de pneu usagé .............................................. 24 III.6. Influence de type de pneu et sa composition ................................. 25 III.7. Influence de la configuration du réacteur de pyrolyse ..................... 26III.7.1. Réacteur à lit fixe ................................................................ 26
III.7.2. Réacteur à lit fluidisé ........................................................... 26
III.7.3. Autres technologies de pyrolyse des pneus usagés ............ 27I. Les différentes voies Catalytiques ........................................................... 29
II.Les différents processus catalytiques ..................................................... 30
ii II.1 Processus Catalytique in situ .......................................................... 30 II.2. Processus catalytique avec lit fluidisé ............................................ 31 II.3. Processus catalytique avec lit fixe .................................................. 31 II.4. Processus catalytique supporté ..................................................... 33 III.Influence du catalyseur sur le processus de pyrolyse des pneus usagés . 35 III.1. Influence de catalyseurs sur les rendements de différents produits 35 III.2. Influence de catalyseurs sur le rendement et la composition du gaz............................................................................................................... 39
III.3. Influence de la température du lit catalytique sur le processus de ladégradation des pneus usagés ................................................................. 40
"""""""""""""""""""""""""""""""""""""40 """"""""""""""""""""""""""""49 """""""""""""""""""""""""""""""""""" 50I.Présentation de la matière première ........................................................... 50
,,3LORWHVG·HVVDLHWLQVWUXPHQWDWLRQ ............................................................. 51
II.1. Réacteur de pyrolyse discontinu à lit fixe (pilote à petite échelle)........ 52 ,,'HVFULSWLRQGHO·LQVWDOODWLRQ ...................................................... 52II.1.2. Milieu réactionnel .................................................................... 53
II.2. Réacteur de pyrolyse à échelle laboratoire ......................................... 53
,,'HVFULSWLRQGHO·LQVWDOODWLRQjpFKHOOHODERUDWRLUH .................... 54II.2.2. Milieu réactionnel .................................................................... 56
,,,0pWKRGRORJLHG·DQDO\VH ............................................................................. 57
III.1. Bilan de matière ............................................................................... 58
,,,7HFKQLTXHG·DQDO\VH ......................................................................... 58
III.2.1. Analyse thermogravimétrique (ATG) ......................................... 58 III.2.2. Analyses chimiques du pneu et de ses produits de pyrolyse .... 60 """""""""""""""""""""""""""""""""""""63 """""""""""""""""""""""""""""""64 """"""""""""""""""""66 """"""""""""""""""""""""""""""""""""67I.Caractérisation des échantillons ................................................................. 67
I.1. Analyse élémentaire et proche ............................................................. 67
II.Analyse thermogravimétrique .................................................................... 68
,,,QIOXHQFHGXGpELWG·D]RWHHWGHODYLWHVVHGHFKDXIIH .......................... 69 ,,,QIOXHQFHGXGpELWG·D]RWH .......................................................... 69 II.1.2.Influence de la vitesse de chauffe ................................................ 71 II.2. Les facteurs influençant le comportement thermochimique despneus usagés ......................................................................................... 74
II.2.1. Influence de la fibre et du métal ................................................... 74II.2.2. Résultats et discussions ............................................................... 76
II.3. Etude cinétique et thermodynamique ................................................... 85 iiiII.3.1 Paramètres cinétiques ................................................................... 86
II.3.2. Variation des paramètres thermodynamiques ............................... 89 II.4. Synthèse de O·DQDO\VHWKHUPRJUDYLPpWULTXH ........................................... 92 II.5. Effet des catalyseurs sur le comportement thermochimique de la dégradation thermique des pneus usagés ................................................ 93II.5.1. Présentation des échantillons ....................................................... 93
II.5.2. Analyses de la dégradation thermique du caoutchouc des pneus usagés en présence du catalyseur ..................................................... 93III.Pyrolyse des pneus usagés : étude expérimentale à petite échelle .................... 97
III.1. influence de la vitesse de chauffe et bilan de matière............................ 98 III.2. Analyses des produits de la pyrolyse ................................................... 100 III.2.1. Analyse des gaz pyrolytiques ..................................................... 100 III.2.2. Détermination du pouvoir calorifique des produits solide et gaz 103 """""""""""""""""""""""""""""""106 """"""""""""""""110 """""""""""""""""""""""""""""""""""111I. Aperçu bibliographique ................................................................................ 112
II.Caractéristiques des matériaux utilisés et conditions opératoires .................. 113
II.1. Nature du catalyseur et du support utilisés .......................................... 113II.2. Analyse immédiate de pneus ............................................................... 113
II.3. Conditions opératoires ......................................................................... 114
I.Conversion et produits de la pyrolyse mono-étagée avec catalyseur/huitre .... 115I.1. Les rendements de pyrolyse ................................................................... 115
I.2. Caractérisation des produits de pyrolyse ................................................ 117
I.2.2. Analyse du liquide pyrolytique........................................................ 118 I.2.3. Analyse des gaz produits ................................................................ 121 I.3. Caractéristiques du lit catalytique après les réactions de la pyrolyse despneus usagés ........................................................................................ 132
I.4. Synthèse des analyses des essais de la pyrolyse sur le premier étage ...... 134 II.Conversion et produits de la pyrolyse catalytique supportée bi-étagée ............ 135 II.1. Rendement des produits de pyrolyse ...................................................... 135II.2. Caractérisation des produits de pyrolyse ................................................ 137
II.2.1. Analyse des résidus solides ........................................................... 137
II.2.2 Analyse du produit liquide ............................................................. 139 II.2.3. Analyse des gaz produits ............................................................... 140 II.3. Caractérisation du lit catalytique à la fin de la réaction de la pyrolyse .... 148 III.Evolution de la température dans le réacteur de la pyrolyse des pneus usagés . 150IV.Effet de la position du lit catalytique ............................................................... 151
IV.1 Effet de la position du lit catalytique sur huitre ..................................... 152 IV.1.1 Effet sur les rendements en produits de pyrolyse .......................... 153 produits de la pyrolyse des pneus usagés ........................................ 156IV.2.Synthèse des résultats .......................................................................... 168
9(WXGHGHFDVO·HIIHWGHODSRVLWLRQGXOLWFDWDO\WLTXHSRXU0J2 ....................... 169
iv V.1. Effet sur les caractéristiques de la réaction de pyrolyse .......................... 169 V.2. Effet sur le rendement des produits de pyrolyse ..................................... 170V.3. Effet sur la qualité des produits de pyrolyse .......................................... 170
V.3.1. Analyse des produits solide et liquide ........................................... 170V.3.2. Analyse du gaz ............................................................................ 172
V.3.3. Observations expérimentales ......................................................... 176V.4.Synthèse des résultats ........................................................................... 177
B. INFLUENCE DU TYPE DU SUPPORT UTILISE SUR LEFFICACITE DU CATALYSEURI. Le catalyseur MgO ........................................................................................ 179
I.1. Rendement en produis de pyrolyse ........................................................ 179I.2. Le gaz produit ....................................................................................... 180
I.2.1. La composition du gaz produit ....................................................... 180 I.2.2. Le Pouvoir calorifique du gaz .......................................................... 181 I.2.3. Evolution des différentes espèces gazeuses combustibles en fonction de la température ................................................................................ 184I.3. Les résidus solides ................................................................................. 186
I.3.1. Analyse élémentaire ........................................................................ 186
I.3.2. Taux des cendres ............................................................................ 187
I.4.Détermination du pouvoir calorifique des résidus solides et liquides ....... 188 I.5.Caractéristiques du liquide et du lit catalytique pour le cas de la pyrolyse des pneus usagés en présence de MgO ................................................. 189II.Le catalyseur Al2O3 ..................................................................................... 190
II.1.Rendement des produis de pyrolyse ........................................................ 190II.2.Le gaz produit ........................................................................................ 190
II.2.1. Evolution de la composition chimique des gaz produits .................. 191 II.2.2. Détermination du Pouvoir calorifique inférieur du gaz produit........ 191 II.2.3.Evolution des différentes espèces gazeuses en fonction de latempérature ................................................................................... 193
II.3.Les résidus solides et liquides ................................................................. 195
II.3.1. Analyse élémentaire ....................................................................... 195
II.3.2.Taux de cendre ............................................................................... 196
II.3.3. Le pouvoir calorifique des résidus solide et liquide .......................... 196 II.4.Caractérisation du liquide produit et du lit catalytique pour la pyrolyse en SUpVHQFHG·$O2VRXVdifférents supports ............................................. 197III.Le catalyseur CaCO3 ...................................................................................... 198
III.1 Le rendement en produit de pyrolyse ...................................................... 198III.2.Le gaz produit ........................................................................................ 199
III.2.1. Evolution de la Composition chimique des gaz produits ................ 199 III.3.2.Détermination du Pouvoir calorifique des produis gazeux .............. 200 III.3.3.Evolution de différentes espèces gazeuses produites en fonction de latempérature ................................................................................... 202
III.3.Détermination des caractéristiques des résidus solide ............................. 204
III.3.1. Analyse élémentaire ..................................................................... 204
III.3.2. Détermination du taux de cendre ................................................ 205 III.4.Le pouvoir calorifique supérieur des résidus solides et liquides ............... 206 III.5.Caractéristiques du liquide et du li catalytique pour la pyrolyse des pneus usagés en présence de CaCO3sous différents supports .......................... 206IV.Le catalyseur ZSM-5 ....................................................................................... 207
IV.1.Le rendement en produits de pyrolyse ...................................................... 207IV.2.Le gaz produit .......................................................................................... 208
IV.2.1. La composition chimique des gaz produits ...................................... 208 IV.2.2. Détermination du pouvoir calorifique du gaz produit ...................... 209 IV.2.3.Evolution des espèces gazeuses en fonction de la température ......... 210IV.3.Les résidus solide .................................................................................... 213
vIV.3.1. Analyse élémentaire ........................................................................ 213
IV.3.2. Taux des cendres ............................................................................ 213
IV.4.Détermination du pouvoir calorifique des résidus solides et liquide ........... 214 IV.5. Caractéristiques des lits catalytiques et du produit liquide pour la pyrolyse des pneus usagés en présence de ZSM-5 sur différent supports ............. 214 V6\QWKqVHGHVUpVXOWDWVVXUO·LQIOXHQFHGXVXSSRUWVXUO·HIILFDFLWpGXFDWDO\VHXU .... 215V.1.Le taux de conversion massique de pneu ...................................................... 215
V.2.Le résidu solide de pyrolyse .......................................................................... 216
V.3.Le liquide de pyrolyse ................................................................................... 217
V.4.Le gaz de pyrolyse ........................................................................................ 218
""""""""""""""""""""""""""""""""""""219 """""""""""""""""""""""""""""""221 """""""""""""""""""""""""""""""""""222I.Aperçu Bibliographique ......................................................................................... 223
II.Modèle Mathématique de la pyrolyse ..................................................................... 228
II.1.Schéma réactionnel ....................................................................................... 229
II.2.Bilan de transfert de masse .......................................................................... 230
II.3.Bilan du Transfert thermique ...................................................................... 232
II.4.Les conditions aux limites ............................................................................. 235
II.5.Valeurs des différents paramètres du modèle ................................................. 236
III.Résolution numérique ......................................................................................... 237
III.1.Résolution numérique et exemple de résultat pour un échantillon de pneu dedimension (1/1mm) ............................................................................... 237
III.1.1.Profil de perte de masse expérimental et théorique ............................... 237 III.1.2.Profil de la chaleur endothermique et exothermique ............................. 238 III.2.Résolution numérique et exemple de résultat pour un échantillon de pneu dedimension (2/2cm) ................................................................................ 240
III.2.1. Profil de perte de masse ...................................................... 240 III.2.2. Profil de de la distribution de la chaleur lors de la réaction de la pyrolyse des pneus usagés .............................................................. 241 III.2.3. Distribution spatiale de la température et de la perte de masse ............ 242 """""""""""""""""""""""""""""""""""""244 """""""""""""""""""""""""""""""245 """"""""""""""""" 247 vi TABLEAU I.1: EXEMPLE DE COMPOSITION D·UN PNEU VL ET PL [1,2] TABLEAU I.2 : RENDEMENT MASSIQUE DU GAZ PYROLYTIQUE POUR DIFFERENTS ESSAIS DE LAPYROLYSE DES PNEUS USAGES [53]
TABLEAU I.3: RENDEMENT DES PRODUITS DE LA PYROLYSE ET LA GAZEIFICATION DES PNEUS USAGES TABLEAU II.1 : COMPOSITION DES DECHETS DES PNEUS USAGES TABLEAU III.1 : ANALYSE ELEMENTAIRE ET PROCHE DES PNEUS USAGES TABLEAU III.2 : INFORMATIONS SUR LA DEGRADATION THERMOCHIMIQUE DES ECHANTILLONS DE DEPNEUS USAGES
TABLEAU III.3 : PRINCIPALES DONNEES CONCERNANT LA DEGRADATION THERMIQUE DES ECHANTILLONSDES PNEUS USAGES DURANT LA PYROLYSE
TABLEAU III. 4 : LES PARAMETRES CINETIQUES DE LA DEGRADATION THERMIQUE DES PNEUS USAGESDURANT LA PYROLYSE
TABLEAU III.5 : INFORMATIONS CONCERNANT LA DECOMPOSITION THERMIQUE DES PNEUS USAGES ENPRESENCE DES CATALYSEURS
TABLEAU III.6 : PARAMETRES CINETIQUES ET THERMODYNAMIQUES DURANT LA PYROLYSE SIMPLE ET LAPYROLYSE CATALYTIQUE
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