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Recherche appliquée pour l'innovation et le développement
AquaOil
PRODUCTION D'HUILE SYNTHÉTIQUE À PARTIR DE CHARBON ET DE BIOMASSE
Il est possible de transformer le charbon en pétrole sans attendre les temps géologiques et sans recourir aux technologies impliquant les procédés thermochimiques habituels, tels que la pyrolyse ou la gazéification : complexes, coûteux et gourmands en énergie.
Il s'agit d'un processus de liquéfaction innovant, qui consiste en un traitement physico-chimique de synthèse auquel est soumise la matière première (dans ce cas le charbon, mais aussi la biomasse en général, contenant du carbone), ce qui permet de rompre les liaisons moléculaires et de les réassembler, pour obtenir un combustible liquide ayant les caractéristiques du pétrole : une huile synthétique.m.
L'histoire
Ce processus technologique trouve son origine dans les études d'un scientifique russe de l'ère soviétique (Lev Aleksandrovic Yutkin, 1911 - 1980) qui, dès les années 1950 et 1960, a commencé à développer et à expérimenter la théorie dite de l'effet électrohydraulique.
Bien que ses premières machines aient été utilisées pour broyer des pierres et des minerais et pour traiter des métaux et d'autres matériaux solides, ses applications ultérieures ont également été utilisées dans d'autres industries, de la métallurgie à l'exploitation minière, de la construction à la chimie et même à l'agriculture. (L.A. Yutkin, 1986, « Электрогидравлический эфффект и его применение в промышленности » - « Elektroghidravliceskij effekt i ego primenenie v promyslennosti » - « Effet électrohydraulique et ses utilisations dans l'industrie », Leningrad, ed. Mashinostroenie, p. 253).
Aujourd'hui
Grâce à des travaux théoriques et des calculs, accompagnés d'expériences pratiques (notamment avec le lignite) dans des installations de laboratoire, notre groupe d'experts a pu prouver la validité du processus de liquéfaction électrochimique et obtenir un produit ayant les caractéristiques physico-chimiques du pétrole synthétique, à partir duquel on peut ensuite obtenir divers produits de valeur (anthracènes (C14H10), naphtalènes (C10H8), benzènes (C6H6), ainsi que du diesel et de l'essence) grâce à un raffinage adéquat.
Le processus technologique
Le processus de conversion de la matière première, mélangée à de l'eau, en hydrocarbures liquides est basé sur ce que l'on appelle « l'effet électro-hydraulique », qui est obtenu par une décharge électrique pulsée à haute tension dans un environnement liquide en mouvement.
Lorsqu'une décharge électrique se produit dans un liquide, de l'énergie est libérée pendant un laps de temps assez court.
Lorsque la décharge est canalisée, le liquide est chauffé de manière intense et localisée. En outre, l'énergie du gaz et de la vapeur ionisés surchauffés est concentrée à cet endroit.
Sous l'effet des impulsions, tout cet environnement est soumis à des contraintes alternées de compression et de dilatation. Dans les zones d'expansion, des bulles apparaissent par cavitation et implosent sous l'effet de l'onde réfléchie.
En outre, la puissante impulsion électrique à haute tension, donnée soudainement, brusquement et non graduellement, provoque également d'autres effets physico-chimiques dans le liquide et les corps qu'il contient : une charge électrique destructrice (rupture) et la formation du canal de décharge, une émission intense d'énergie dans le canal, l'apparition d'ondes de compression et d'impulsions de pression qui se transforment en onde de choc, ainsi que d'infrasons et d'ondes sonores ultrasonores.
Les longues chaînes moléculaires d'hydrocarbures de la matière première se fissurent, tandis que les molécules d'eau se décomposent en hydrogène et en oxygène sous l'effet de la décharge électrique.
Dans la suspension eau-carbone (même avec l'ajout d'un faible pourcentage d'hydrocarbures usagés), au cours du processus électrochimique, la rupture des molécules de carbone, qui apparaissent comme une longue chaîne de carbone, avec la séparation du carbone atomique C, et la rupture des molécules d'eau, avec la séparation de l'hydrogène atomique H, se produisent également lors de l'ajout d'hydrocarbures, les complexes C-H plus courts sont séparés. L'eau agit comme un solvant et un donneur d'hydrogène.
Les molécules d'hydrogène (obtenues à partir des hydrocarbures et de l'eau) se combinent avec les molécules de carbone de la matière première, ce qui entraîne sa liquéfaction dans un environnement hydrogène (hydrogénation).
Par la suite, le produit obtenu peut également être traité par ultrasons.
Les particules radicales actives H, O, OH, qui se forment à proximité de la décharge électrique, agissent comme des substituts (substituts) dans les liaisons rompues et empêchent les réactions de recomposition (reconstruction).
Paramètres du processus
- durée du traitement 9 minutes
- puissance moyenne absorbée ≈ 4÷8 kW ;
- taille de la matière première (taille des particules de charbon) ≈ 0,2 mm. (200 microns) ;
L'huile obtenue est parfaitement stable ; en effet, un échantillon produit en décembre et analysé environ quatre mois plus tard était identique à celui examiné au moment de la production.
Composition fractionnelle du produit :
30% d'huile, éther, alcools, hydrocarbures volatils, gaz de synthèse ;
10% de diesel ;
10% d'essence.
Le système proposé est économiquement durable, car il peut traiter des matières premières peu coûteuses et n'est pas gourmand en énergie.
Il est fiable, car il est simple et adapté à des conditions environnementales difficiles, avec une installation fonctionnant avec des paramètres non critiques, en particulier la pression atmosphérique, la basse température et l'hydrogénation.
La matière première utilisée est conforme aux lignes directrices de l'UE relatives aux «carburants innovants».