Hydrocraquage catalytique de l'huile de jatropha sur argile naturelle pour le bio

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13419 (2023) Citer cet article

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Actuellement, la conversion de la biomasse pour produire des biocarburants de grande valeur tels que le biodiesel et le biocarburant suscite un intérêt croissant, lorsqu'elle est utilisée pour remplacer partiellement les carburants pétroliers dans des proportions différentes, elle constitue une solution prometteuse en raison du problème de l'épuisement des réserves pétrolières et des problèmes environnementaux. fins. L'huile de Jatropha non comestible peut être transformée en biocarburant lorsqu'elle est soumise à un hydrocraquage sous pression d'hydrogène en utilisant une argile naturelle activée comme catalyseur dans un réacteur discontinu à haute pression. Le type de produit, sa qualité et sa quantité dépendent des conditions du procédé telles que le temps de réaction, la température ainsi que le type, la forme et la quantité du catalyseur. Le présent travail vise à étudier le procédé d’hydrocraquage de l’huile de Jatropha à différentes conditions opératoires. Le catalyseur est caractérisé par SEM, FTIR, XRF et XRD. L'effet de la variation des conditions de procédé a été étudié et discuté. Les résultats ont montré que le rendement le plus élevé de 40 % de biocarburant a été obtenu à une température de 350 °C, une pression de H2 de 4 bars et un temps de réaction de 18 minutes. les produits de biocarburant ont été testés et leurs spécifications étaient conformes aux spécifications ASTM D1655, à savoir le point de congélation (-56 °C), le point d'éclair (53 °C) et la teneur en gomme existante (5,9 mg/100 ml).

Plusieurs défis sont confrontés à la demande et à l’offre d’énergie dans le monde. L’augmentation de la consommation de carburants pétroliers dans le monde affecte les réserves de combustibles fossiles. La consommation totale quotidienne de pétrole a atteint 99,56 millions de barils en 2022. Les réserves estimées de pétrole seront épuisées dans moins de cinquante ans, au taux de consommation actuel de 2,7% par an 1,2. En outre, les émissions provenant de la combustion de combustibles fossiles contribuent largement au réchauffement climatique et à la pollution de l’environnement3,4,5. La conscience environnementale, l’épuisement des combustibles fossiles et l’augmentation de la consommation et du prix de l’énergie sont les principaux facteurs conduisant à la recherche de ressources énergétiques alternatives pour remplacer les combustibles fossiles4,6,7,8.

Les sources d'énergie renouvelables diminuent l'effet des gaz à effet de serre et sont supérieures aux combustibles fossiles en ce qui concerne leurs émissions moindres de SOx, de CO et de CO29. Les technologies représentatives des sources d’énergie renouvelables comprennent les piles à combustible, l’hydroélectricité, l’énergie solaire, l’énergie géothermique, l’énergie éolienne, les biocarburants et la production d’hydrogène10,11.

Le biocarburant est l'une des plus importantes sources d'énergie renouvelable et verte qui devrait progressivement remplacer les combustibles fossiles dans un avenir proche avec des ratios de mélange accrus. Il devrait atteindre 25 % en 2020, 30 % en 2030 et 50 % en 205012,13,14,15. Les biocarburants peuvent être produits à partir de plusieurs matières premières agricoles, selon différentes méthodes de production en fonction des produits finaux et des matières premières requis16. Il s’agit principalement d’huiles végétales et de biomasse. Les matières premières à base d’huile végétale comprennent les huiles comestibles et non comestibles, les huiles de cuisson usagées, l’huile de jatropha, de jojoba, de colza, de ricin et de microalgues. La matière première de la biomasse comprend les déchets, la biomasse aquatique, les cultures énergétiques et les produits forestiers 9,10,14,17.

Le Jatropha curcas semble être la meilleure plante à utiliser pour la production de biocarburants de deuxième génération, qui sont des carburants fabriqués à partir de matières premières de cultures non alimentaires et de déchets agricoles ou forestiers18. J. curcas peut être cultivé sur des zones improductives et marginales. Étant donné que J. curcas pousse sur des sols dégradés et n'entre pas en concurrence avec la production agricole en tant que matière première non alimentaire, sa culture pour la production de biodiesel n'entraîne pas de changement dans l'utilisation des terres. Il peut être planté dans le désert ou le long des champs des agriculteurs, le coût de la plantation est en grande partie supporté au cours de la première année et le matériel de plantation amélioré peut faire une énorme différence en termes de rendement, la culture du jatropha et son entretien créent des emplois. La productivité annuelle des graines de jatropha en Égypte est d'environ 1,36 tonne/aliment la 1ère année et 3,4 tonnes/aliment la 3ème année irriguée avec 6 000 m3/aliments/an d'eaux usées municipales traitées primairement19. Un sous-produit de l’extraction du pétrole, tel que les tourteaux, peut être composté pour créer un engrais organique, qui peut ensuite être utilisé comme engrais organique20. Cela pourrait réduire les émissions de N2O provoquées par les engrais contenant de l’azote. Enfin, J. curcas pourrait offrir aux pays en développement une opportunité de profiter de la demande croissante de biocarburants21. La plante Jatropha curcas L. est robuste, résistante aux ravageurs et à la sécheresse et non comestible pour les animaux. Il est principalement cultivé dans les pays tropicaux comme haie pour protéger l’agriculture des bovins, des moutons et des chèvres.