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16èmes Journées Internationales de Thermique (JITH 2013) Marrakech (Maroc), du

16èmes Journées Internationales de Thermique (JITH 2013) Marrakech (Maroc), du 13 au 15 Novembre, 2013 Valorisation Energétique des Déchets Graisseux de Poissons. H. BOUSBAAa N. KHATIRa A. LIAZIDa M. BOUCHENAKb a. LTE Laboratory, ENSET-Oran, BP 1523 El Mnaouer 31000- Oran. e.mail : bou_sbaa@yahoo.fr b. Laboratoire de Nutrition Clinique et Métabolique (LNCM), Univ-Oran. e.mail : bouchenak.malika@lncm-univoran.com Résumé : Dans le cadre des recherches menées dans le domaine des énergies renouvelables, les biocarburants occupent une place importante au vu du nombre de travaux réalisés et publiés. Parmi les biocarburants testés on trouve ceux issus des graisses animales objet de plusieurs recherches effectuées notamment aux USA. Cet article renseigne sur l’opportunité et le potentiel de la valorisation énergétique des déchets graisseux de poissons. C’est pourquoi, la conception et la réalisation de tests expérimentaux à l’échelle de notre laboratoire ont été nécessaires. Les résultats sont présentés et discutés. Mots clés : Energie renouvelable, Biocarburants, Déchets Graisseux, Valorisation énergétique. 1. Introduction La croissance de la demande d’énergie et la limitation des ressources en pétrole conduisent au développement des énergies renouvelables telles les matières grasses (huiles végétales et graisses animales) ou leurs dérivés [1- 4]. De là, l’intérêt pour les énergies renouvelables « dites propres » est de plus en plus important. Parmi ces dernières apparaissent les biocarburants comme une forme d’énergie alternative notamment dans le domaine automobile vu qu’ils réduisent la production de CO2, gaz principal à effet de serre, le monoxyde de carbone, et la fumée noire. La recherche dans le domaine des biocarburants est actuellement dirigée de manière à améliorer les procédés de conversion de la matière végétale et animale, et à étudier leur adaptation au le moteur des véhicules [5-7]. Le gisement des déchets graisseux est en augmentation continue, tels que la graisse de poulet, de bœuf, et de poisson. En effet, ces déchets graisseux sont formés principalement de molécules de triglycérides. Ces derniers ont été utilisés comme source d'énergie depuis un siècle lorsque Rudolph Diesel (1893) a montré que les huiles végétales peuvent être utilisées comme carburant dans les moteurs [3,8]. Actuellement, pour les moteurs diesel, l’huile végétale et animale, en mélange avec le gasoil, à de faibles proportions, commence à être utilisée. Or, les graisses animales comme les huiles végétales ont un pouvoir calorifique voisin de celui du diesel [9-11]. Mais le problème est que leur propriétés physiques, notamment leur viscosité et leur température de fusion, sont bien supérieures à celles du diesel ordinaire ce qui provoque des problèmes de combustion et de pollution [12]. De plus, il y a risque d’endommager les organes du moteur comme les injecteurs et les pistons [8]. Ces problèmes sont dus aux propriétés physicochimiques qui ne sont pas comparables à celles du diesel ordinaire. Pour rendre les propriétés des huiles et graisses animales similaires à celles du gazole, différents procédés ont été proposés [1, 3, 4, 8, 13, 15] : la dilution, le traitement thermique, l’émulsion, la transestérification et la pyrolyse. En ce sens Nadia Mrad et al [3, 4] ont étudié la valorisation de la graisse de bœuf et de poisson en tant que carburant diesel par le procédé de pyrolyse. L’hydrocarbure obtenu à l’issu du craquage thermique (l’huile de pyrolyse) possède un taux d’acidité très élevé. Le craquage catalytique parait une meilleure solution pour résoudre le problème de l’acidité. La production de biodiesel par les réactions de transestérification fait objet de nombreuses études récentes. En 2008, H. M. El-Mashad et al [16] étudie la transestérification des déchets de poisson de Salamon avec le méthanol sous présence de KOH comme catalyseur. Ils ont mentionné que le rendement de la fraction organique obtenue dans cette étude était de 99%, avec un taux molaire de 9.2:1 et 0.5% de KOH. De plus, La synthèse des résultats a prouvé que la valeur d’acidité est plus grande, ce qui peut imposer des problèmes. Les résultats de cette étude confirmée par d’autres chercheurs [17]. C.Y. Lin et R.J. Li [18] en 2009, ont indiqué que leurs propriétés physiques de biodiesel à base huiles des déchets de poissons, notamment leur viscosité et leur acidité, sont bien supérieures à celles du diesel ordinaire ce qui provoque des problèmes au niveau des performances et des NOx dans la combustion des moteurs Diesel [17, 19]. D’autres chercheurs se sont intéressés à l’utilisation des mélanges biodiesel à base l’huile de poisson et de diesel comme carburant. En 2010, S. Godiganur et al [19] ont effectués des essais en utilisant un ester méthylique à base l’huile de poisson avec différentes dosages, allant de 0% jusqu’à 100% (B0, B2, B5, B10, B20, B50, B75, B100), sur un moteur Diesel ID, afin d’étudier l’effet du biodiesel sur les performances et les émissions. D’après analyse des résultats on observe une augmentation de consommation spécifique et une diminution de l’efficacité thermique avec l’augmentation de pourcentage de biodiesel. De plus ce dernier réduit la formation de CO, suie et HC mais augmente malheureusement l’émission de NOx. Ainsi que le pourcentage optimal sera déterminé, 20% offraient les meilleures performances qui sont proches de celles données par l’utilisation du diesel. Ainsi en 2011, R. Behçet [20], ont effectué des tests pour différents dosages d’ester méthylique d’huile de poisson allant de 25% jusqu’a 100% (B25, B50, B75, et B100), sur un moteur diesel ID. D’après une analyse, les résultats ont montré que la puissance de ces deux moteurs alimentés par le biodiesel était comparable à celle du diesel, mais avec une légère augmentation des consommations spécifiques de biodiesel et une diminution au niveau du couple et de l’efficacité thermique. Pour les gaz polluants on a observé une légère augmentation des NOx, par contre une réduction des émissions des CO, CO2, HC et suie. Pour réduire les émissions des NOx et les particules de suies, certains chercheurs ont proposé de l’injection de petite quantité d’Éther di-éthylique 2% ou l’utilisant de la technique d’EGR [21]. De même, E. G. Varuvel et al [22] ont proposent d’étudier la valorisation des déchets de poisson par la technique de pyrolyse afin de produire un biocarburant pour les moteurs diesel. Dans cette étude en utilisant des mélanges biodiesel/diesel, allant de 60% jusqu’à 100%, sur un moteur ID. cette étude à prouvé que ces investigations donnent des résultats très intéressants et amélioration significative sur les performances et les émissions d’un moteur diesel alimenté par un biodiesel B80. Donc, ces résultats confirment que le mélange biodiesel/diesel peut être utilisé sans risque et avantageusement dans le moteur diesel. Finalement on conclu que la majorité des études effectuées ont mentionnées que l’huile obtenue est généralement acide, visqueuse et thermiquement instable. Ceci rend souvent impossible l’utilisation directe de ces huiles dans des moteurs diesel ordinaires. Par conséquent, différents procèdes de traitement et de raffinage ont été proposés parmi lesquels, la pyrolyse, la transestérification, l’extraction par solvant et d’autre. Nous avons retenu ce dernier procédé pour tenter de produire un biocarburant à partir des déchets graisseux de poisons, et puis l’huile extraire à été analysée afin de déterminer leur propriétés physico-chimiques. Selon la FAO (l'Organisation pour l'alimentation et l'agriculture), la production des produits de pêche en 2006 était de 141,6 millions de tonnes contre 20 millions en 1950. Ces valeurs sont en augmentation progressive. Cependant, environ 50% de la quantité se transforme en déchets représentant ainsi 70.8 millions de tonnes de pertes. Ces déchets organiques regroupent principalement 40% à 65% des huiles [23]. Dans ce travail, on se propose d’étudier la valorisation des déchets graisseux de poissons afin de produire un biocarburant pour les moteurs diesel. Les produits issus de ce procédé sont : l’huile de poisson pour l’utiliser comme biocarburant et la farine de poisson pour la nutrition animale. L’objectif de ce travail consiste à contrôler le rendement du combustible liquide final (huile de déchets de poisson) et aussi la farine. 2. Matériel et méthode L'étude expérimentale de l’extraction d’huile à partir des déchets de poissons a été faite dans deux laboratoires différents: le laboratoire LNCM de l'Université de Oran, et le laboratoire LTE d’ENSET-Oran. La caractérisation de l'huile par la détermination des propriétés physico-chimiques a été faite dans le laboratoire LTE. 2.1. Matériels utilisés La valorisation des sous-produits (déchets graisseux de poissons) notée DGP peut être d’une part destinée à la production de substances pour nutrition animale, la cosmétique, et d’autre part des huiles comme un biocarburant. Les sous-produits usuels résultant de la transformation des poissons sont: les têtes, les viscères, les arêtes, les chutes de filetage, les peaux, etc... (Figure. 1). Pour cette étude, seuls les DGP de sardine seront utilisés comme pro-type. Parce que la sardine, est une espèce de poisson très consommée au niveau de la région méditerranéenne, en particulier par la population Algérienne en raison de ses qualités nutritives et son faible coût. Les sous-produits représentent entre 30 et 60% de l’animal [23]. Figure. 1 : Principaux sous-produits de poisson. 2.2. Méthodologie expérimentale Le principe général de valorisation de DGP de la sardine consiste à séparer l’eau et l’huile de la matière sèche. Les sardines sont éviscérées et hachées puis placées dans une étuve à 40-45°C pendant 20 uploads/Industriel/jith2013-pdf.pdf