Le traitement thermique

Les buts du traitement thermique

 

Le traitement thermique vise à ajouter de la valeur aux matières solides ou à réduire la pollution environnementale. L’incinération, la gazéification, la pyrolyse, et la torréfaction sont des exemples de traitements thermiques. Les incinérateurs modernes éliminent efficacement les déchets ménagers. Pourtant, leur coût est inabordable pour la plupart des habitants de la planète et les incinérateurs n’exploitent pas pleinement la potentielle de valorisation énergétique et des matériaux des déchets.

Valorisation de la biomasse par torréfaction

 

La torréfaction est un procédé de traitement thermique qui pourrait contribuer à l'exploitation durable des ressources en biomasse ligneuse pour fournir de la chaleur et de l'électricité. Dans de nombreux pays, une grande quantité de déchets verts est collectée, centralisée et brûlée ou transformée en compost. De plus, de grandes quantités de résidus forestiers sont disponibles. En raison de l'absence d'un processus de transformation adapté, ces ressources sont sous-exploitées et, dans le cas des déchets de jardinage, leur gestion représente un coût pour les collectiviés locales. De plus, le fait que le chauffage ne soit nécessaire qu'en hiver entraîne un manque de demande et un problème de stockage de la biomasse pendant les mois d'été. La torréfaction a été proposée comme solution pour valoriser les résidus ligneux de mauvaise qualité en combustible solide à haute densité énergétique pour les systèmes de combustion de bois conventionnels.

 

Traitement approprié des déchets solides municipaux humides

 

Dans les zones urbaines des pays riches et au climat froid, la tendance est au tri des déchets, à l'incinération, à la cogénération et à l’exploitation de réseaux de chauffage urbains. En raison de la forte teneur en eau et en matières organiques des déchets solides municipaux dans les pays à revenu moyen et faible, de la relative difficulté du tri, de la rareté de l'électricité et de la faible demande en chaleur, ce système standard de traitement des déchets n'est pas adapté au traitement des déchets solides générés dans les grandes zones urbaines à revenu moyen et faible et situées dans les zones climatiques tropicales et subtropicales. Un nouveau système combinant la pyrolyse et la digestion anaérobie pourrait s'avérer plus efficace sur le plan économique et énergétique.

Optimisation de processus de traitement thermique à l’aide de réseaux neuronaux

 

A cause de l’inhomogénéité des entrants et la cinétique complexe des réactions, la modélisation des traitements thermiques est difficile. Notre compréhension des processus de traitement thermique pourrait bénéficier d’une approche à la modélisation et à la simulation basée sur les outils des domaines de l’apprentissage machine et des modèles prédictifs à réseau de neurones artificiels. Par conséquent, le contrôle et l’optimisation du fonctionnement technique et économique d'une usine d'incinération de déchets ménagers ou des sous-procédés de l'usine bénéficieraient d’une approche à la modélisation basée sur des réseau de neurones.

Dans cet objectif, Yang et. al.¹ ont développé un réseau de neurones artificiel capable de prédire l’efficacité énergétique et l’efficacité de collection de particules en fonction de la tension et le courant de fonctionnement, le temps de séjour, et la température du gaz d'une unité de précipitation électrostatique (ESP). L'erreur quadratique moyenne des prédictions était de 0.0027%.

 

1) Zhengda Yang, Yuxiang Cai, Qingyi Li, Hanqing Li, Ye Jiang, Riyi Lin, Chenghang Zheng, Deshan Sun, Xiang Gao. Predicting particle collection performance of a wet electrostatic precipitator under varied conditions with artificial neural networks, Powder Technology, Volume 377, 2021, Pages 632-639.