BE1014965A4

BE1014965A4 - Dissociation moleculaire du co2 par plasma appliquee a la production d'electricite, de nanotubes, d'hydrogene et de methanol a partir du traitement des dechets urbains.

Info

Publication number: BE1014965A4
Application number: BE2002/0070A
Authority: BE
Original assignee: Absil Felicien
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2004-07-06

Abstract

Le procédé consiste en la pyrolyse des déchets ménagers par la chaleur de la dissociation moléculaire d'un gaz ou d'un mélange de gaz à une température supérieure à 3000°C obtenue grâce à l'énergie électrique sous forme de plasma, de chauffage inductif ou par pertes dans le dielectrique que constitue le gaz. Une injection de graphite dans le plasma, modifiera l'équilibre atomique et provoquera dès 2000°C, une réaction exothermique considérable. Les températures très élevées seront maintenues dans des limites acceptables par les installations Turbines-Vapeur et Turbine-Gaz-Vapeur par des injections de CO2 et H2O à des endroits bien précis. A un endroit précis du cycles, on, pourra extraire H2 du gaz de synthèse. Toutes les injections de CO2 et H2O seront telles que les gaz d'échappement de la Turbine-Gaz seront composés de CO2 et H2O dans le rapport: CO2=11/9H2O à la température de l'ordre de 770K°. On ajoutera, à un gaz d'échappement, la quantité adéquate de gaz naturel afin d'obtenir à 500K°, la réaction: CO2+3CH4+2H2O 4CH3OH

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   La dissociation Moléculaire du CO2 par le Plasma appliquée à la production d'électricité, de nanotubes, d'hydrogène et de méthanol à partir du traitement des déchets urbains 1. Idée synthèse du projet. 



  2. Le système Plasma. 



  3. Le générateur plasma. 



  4. Recyclage du gaz carbonique C02. 



   . Carbone . Oxygène . C02   5.   Dissociation moléculaire du C02 6. Limitation de la température du résultat de la dissociation moléculaire du C02- 7. Résultats de la dissociation moléculaire du C02 . 



   . Au démarrage ¯ En service continu 8. Démarrage de l'installation. 



  9. Service continu de l'installation. 



     .   Les déchets ménagers 10. Sélection des gaz. 



  11. Combustion du gaz dans une installation Turbine - Gaz - Vapeur. 



   ¯ Au démarrage ¯ En service continu 12. Transformation des gaz d' échappement en méthanol. 



  13. Production d'électricité par l'installation Turbine - Gaz - Vapeur. 



  14. Résultats du projet. 



   . Extraction . Production ¯ Consommation . Méthanol ¯ Hydrogène ¯ Electricité 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 1. Idée synthèse du projet. 



  Dans les pays développés, le C02 responsable de la pollution a quatre sources essentielles : 
 EMI2.1 
 
<tb> Union <SEP> Européenne <SEP> 1995 <SEP> Belgique <SEP> 1995
<tb> 
<tb> Les <SEP> Transports <SEP> 828 <SEP> 106 <SEP> Tonnes <SEP> 25,5 <SEP> 106 <SEP> Tonnes
<tb> 
<tb> Transformation <SEP> Energie <SEP> 1082 <SEP> 106 <SEP> Tonnes <SEP> 25,5 <SEP> 106 <SEP> Tonnes
<tb> Industrie <SEP> 616 <SEP> 106 <SEP> Tonnes <SEP> 33 <SEP> 106 <SEP> Tonnes
<tb> 
<tb> 
<tb> Agriculture, <SEP> usages <SEP> domestiques <SEP> 637 <SEP> 106 <SEP> Tonnes <SEP> 30,8 <SEP> 106 <SEP> Tonnes
<tb> 
<tb> (Selon <SEP> DG12 <SEP> Commission <SEP> UE)
<tb> 
 Les dégagements résiduaires de l'industrie représentent pour une zone géographique donnée une concentration en un nombre très restreint de lieux d'émission, (cimenteries par ex.) facilement récupérables. 



  L'idée générale du projet consiste à récupérer le CO2 industriel, à le transformer par la chaleur du plasma et de gazéifier les déchets urbains. 



  Le gaz de synthèse ainsi produit servira à générer de l'électricité et le résultat de sa combustion sera transformé en méthanol. 



  Des gaz à haute valeur ajoutée seront extraits du gaz de synthèse à savoir : . CO qui servira à la fabrication de nanotubes. 



   . Hydrogène qui sera stocké dans ces nanotubes. 



  L'hydrogène ainsi stocké pourra servir de carburant/ combustible dans des applications Zéro Pollution. 



  Le méthanol servira de carburant aux voitures équipées de pile à combustible PEMFC + Reformer qui vont très bientôt être mises sur le marché. Le rendement très élevé de la chaîne traction de ces voitures permet, à puissance égale et kilométrage identique, de rejeter 2,5 fois moins de C02 que la même voiture à moteur thermique. 



  2. Le système Plasma. 



  Lorsqu'un gaz est chauffé à haute température, ses propriétés changent. A partir de 2000 C, la molécule de gaz commence à se dissocier et le gaz se modifie en se dirigeant vers l'état atomique. A 3000 C, les atomes perdent quelques électrons. Le gaz est ionisé. 

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 Le plasma a une bonne conductivité et une haute viscosité comparé au gaz normal. A une température inférieure à 2000 C, le plasma retourne à l'état moléculaire normal pour un gaz. 



  3. Le générateur plasma. 



  Un générateur plasma est conçu pour transformer l'énergie électrique en une énergie calorifique portée par un gaz à des températures qui ne peuvent être obtenue par aucun moyen conventionnel. 



  Avec un générateur plasma, tous les gaz peuvent, en principe, être chauffé pour atteindre l'état plasmatique. L'énergie d'entrée peut être contrôlée et avec exactitude. 



  L'énergie thermique portée par le gaz peut être utilisée à diverses fins : gazéification - réactions chimiques... peuvent trouver application dans une   chambre à réaction   à l'avant du générateur plasma. Le gaz porteur participant normalement à la réaction. 



  Le générateur plasma transforme 85-90% de l'énergie électrique dont il tire son énergie thermique utile et grâce à la haute densité énergétique du plasma, la gazéification et les réactions de transformation prennent très peu d'espace. 



  Le phénomène est entretenu par conduction électrique (arc) ou induction électromagnétique. L'arc étant dit transféré ou non transféré (soufflé) selon que la partie à traiter est parcourue par le courant qui crée l'arc. 



  Cet arc peut aussi être créé avec des électrodes en graphites consommables, très utilisées en fonderie de ferrailles. L'arc est alors du type transféré, le courant électrique qui donne naissance à l'arc passe dans la ferraille ou le laitier conducteur qui résulte de la fusion. 



  4. Recyclage du gaz carbonique C02. 



  Etant donné l'influence néfaste du C02 sur notre atmosphère (effet de serre), nous voulons le soumettre à une réaction chimique dans   la chambre de réaction   d'un plasma afin de modifier sa nature et en faire un combustible. Le plasma utilisé sera à arc transféré ou soufflé selon les matières qui participeront aux buts recherchés. 



  Ce projet consiste essentiellement à récupérer le CO2 dégagé par des industries (cimenteries, centrales à charbon par ex.) sur un site défini et de le transformer en 

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 méthanol pour véhicules équipés de pile à combustible PEMFC + Reformer réduisant les émissions diffuses des dits transports tout en réduisant d'autant les émissions industrielles. 



  Le C02 est constitué de carbone et d'hydrogène : Carbone : Une des nombreuses caractéristiques physiques du carbone est son pouvoir de passer brutalement de l'état solide à l'état gazeux, sans passer par l'état liquide comme la règle générale en vigueur dans la nature l'impose. Ce point de changement d'état est appelé   Température de Sublimation   et varie selon les auteurs de 3600 à 4600 C. 



  Oxygène : C'est un gaz composé de deux atomes et comme tel soumis à la règle de la dissociation à 2000 C et ionisation à 3000 C. 



  CO2: A la température ambiante et à la pression atmosphérique le C02 est un gaz composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène, lui aussi soumis à la dissociation moléculaire à une température supérieure à 2000 C - ¯ 2500 C. 



  5. Dissociation moléculaire du C02 Le C02 recueilli chez un cimentier par ex. par un procédé de membrane céramique développé par nos consultants norvégiens et japonais, est injecté dans un arc électrique de caractéristique calculable. 



  Cette énergie électrique est cédée à 85% au C02 qui traverse l'arc (fig. 2) ce qui élève sa température à un degré difficile, sinon impossible, à atteindre par une autre technique. 



  Cette température élevée transforme le C02 en provoquant la dissociation moléculaire à plus de 2000 C. 



  Si l'énergie électrique d'alimentation égale   .   393,7 kj/mole de C02 - une partie de l'oxygène pourrait rester prisonnier du carbone sous forme de CO, ce qui rendrait les réactions futures incertaines. 



   ¯ 890,5 kj/mole de C02 - on est certain que tout l'oxygène se retrouve à l'état atomique, on connaît dès lors, les quantités exactes de réactifs. 



   .   1158   kj/mole de   C02 - le   carbone est sublimé ce qui rend les réactions futures incontrôlables. 



  L'énergie électrique appliquée ne pourra en aucun cas atteindre 1158 kj/mole de C02   (321,66   Watt par mole C02 ) afin de conserver le carbone à l'état solide. 

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   Les calculs du présent projet sont basés sur 890,5 kj/mole C02 ou 247,3 Watt par mole C02 . 



   Par une méthode d'injection déjà appliquée en matière de rechargement de pièces diverses (bouteilles de coca en plastique recouverte de verre, ailettes de turbines, cylindres de laminoire...) nous injectons dans la   chambre de réaction   les produits nécessaires à l'application que nous voulons réaliser. Dans le cas qui nous intéresse, qui a fait l'objet de la demande de brevet 2001-0720, il s'agit de coke moulu à raison de   12gr   par mole de C02 utilisé dans l'arc plasma. 



   Lorsque la température du gaz qui a traversé l'arc descendra sous 2000 C, les molécules d'oxygène se reconstitueront et nous rejoignons alors la chimie conventionnelle avec une réaction 2C +   O2 #   2CO fortement exothermique. 



   L'ensemble des énergies présentent : 
Réaction exothermique + énergie de dissociation du C02 nous permet de calculer la quantité totale de C02 à traiter par le plasma en fonction de la chaleur sensible nécessaire au but recherché. 



   Dans l'application qui nous intéresse, la chaleur sensible dégagée sera très importante et des mesures devront être prises pour en réduire la température à des valeurs compatibles avec les matériaux de construction couramment utilisés. 



  6. Limitation de la température du résultat de la dissociation moléculaire du CO2. 



  La chaleur sensible du gaz produit par la dissociation moléculaire est très importante et sa température très élevée. 



  Nous devons donc, à chaleur sensible égale, augmenter fortement la masse de gaz produite par dissociation, afin d'en abaisser la température. 



  Pour ce faire, nous avons besoin d'un ou plusieurs gaz qui ne présentent aucun pouvoir calorifique parce que leur combustion aurait pour conséquence l'augmentation de la chaleur sensible du mélange résultant. 



  Le choix est limité, il se limite à : . C02 (encore lui) ¯ H20 ¯ N2 (exclu pour les risques de N Ox.) Bref, le gaz maléfique devient bienfaisant puisqu'il faudra injecter un mélange H20 + C02 pour abaisser la température à 1500 C. 

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  Les gaz de protection sont injectés selon le modèle présenté   (fig.la).   



  7. Résultats de la dissociation moléculaire du CO2. 



  Nous obtenons un mélange gazeux comprenant :   CO + C02 + H20    à une température de 1500 C. 



  Une chaleur sensible qui nous permettra de produire 75% de l'énergie électrique consommée par le plasma. 



  Cette température de 1500 C est nécessaire parce que : Au démarrage : Nous devons assurer la fusion des scories de fonderies électriques afin de constituer un laitier liquide semblable à celui composé des matières non gazéifiables contenues dans les déchets à traiter. (voir   fig.l)   En service continu : Les déchets tomberont dans le laitier en fusion pour y pyrolyser et continuer son alimentation en matière non gazéifiable. Le niveau devra être maintenu constant par un trop plein par où le laitier excédentaire sera évacué pour tomber dans une réserve d'eau où il sera vitrifié par refroidissement brutal. 



  Cette pyrolyse, en service continu, donnera un gaz de synthèse composé de CO - H2 N2 -   HCI -   H2S selon les déchets traités. Ceux-ci allant des déchets urbains, boues de stations d'épuration, farines animales, vieux pneus, déchets de bois, biomasse, déchets forestiers,... 



  8. Démarrage de l'installation. 



  Nous sommes en présence d'un gaz composé :
CO + x C02 + a H20. 



   Température   1500 C  
Chaleur sensible X KCal à définir selon nos besoins. 



  Nos besoins seront : ¯ Fusion des scories de fonderie type acide - Température de fusion 1500 C -
Bonne fluidité. 



   ¯ Couverture des pertes thermiques par les parois... 



   ¯ Production de 75% des besoins du plasma en énergie électriques. 

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  Des précautions spéciales devront être mise en oeuvre afin de protéger l'échangeur thermique, qui produira la vapeur en vue de sa transformation en énergie électrique, de la corrosion de ses parties métalliques par le CH1 produit par la gazéification des PVC contenus dans les déchets urbains. 



  Cette protection a été étudiée, peut être appliquée en Wallonie et si sa résistance permet de travailler à 1500 C, nous limiterons sa zone d'action à 1200 C. 



  Cette précaution nous impose une seconde baisse de température et l'injection d'une quantité supplémentaire de C02 et H20 portant la composition de notre mélange gazeux à CO,(x+y)CO2,(a+b)H2O qui sera toujours porteur de la même chaleur sensible X mais à 1200 C. 



  Lorsque nous travaillons en service continu, nous devrons extraire HC1 et H2S du gaz de synthèse par un procédé sec connu déjà en exploitation mais qui nécessite pour son exploitation une certaine énergie contenue dans la chaleur sensible X KCal de notre gaz actuel. 



  Si   y   représente cette chaleur sensible nécessaire à l'extraction de HC1 et H2S, nous pouvons donc produire de l'électricité à partir de la chaleur sensible (X - Y) KCal par une installation Turbine - Vapeur, avec le rendement bien connu de 36% : 
 EMI7.1 
 de l'ordre de 0,34 Kw par kg de déchets bruts (40% H20) traités. 64% de la chaleur sensible du gaz seraient inutilisés, s'ils n'étaient utilisés en cogénération avec le séchoir de déchets. 



  En effet, sur base de 726 Kw thermique par Tonne d'eau évaporée ou 6250000 KCal, il est possible de ramener la poubelle moyenne wallonne qui selon DGRNE contient : 
60% de matière sèche et 40% de H20 à 
90% de matière sèche et 10% de H20. 



  Le séchage des ordures constituerait une partie de la cogénération de notre installation Turbine - Vapeur. 



  Cette cogénération pourrait être complétée par une production d'eau distillée en vue d'un nouveau projet de production d'hydrogène on électrolytique. 



  Enfin, à la sortie de l'échangeur thermique et son traitement d'extraction de HC1 et H2S ; la température du gaz déjà fortement réduite sera amenée à 50 C par un lavage à 

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   l'eau  . L'eau contenue dans le gaz sera condensée et évacuée avec   l'eau   de lavage afin d'être filtrée par une membrane de micro ou ultrafiltration - procédé existant mais pas de production en Belgique. 



  Le résultat de cette filtration est tel que l'eau obtenue est qualifiée de pure et peut être utilisée au même titre que l'eau distillée. 



  9. Service continu de l'installation. 



  Les déchets ménagers : objet du traitement. 



  Selon les documents communiqués par la Direction Générale des Ressources Naturelles et de l'Environnement de la Région Wallonne, la poubelle moyenne serait composée de : 
 EMI8.1 
 
<tb> Verres <SEP> 4,43 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Papiers <SEP> - <SEP> cartons <SEP> 14,35 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Cartons <SEP> boissons <SEP> - <SEP> plastiques <SEP> 9,08 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Métaux <SEP> 3,07 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Textiles <SEP> 11,56 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Résidus <SEP> non <SEP> classés <SEP> 4,47 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Matières <SEP> organiques <SEP> - <SEP> déchets <SEP> verts <SEP> 39,53 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Déchets <SEP> spéciaux <SEP> 0,92 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Fines <SEP> 12,

  60 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Humidité <SEP> 40 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
 dont la gazéification pyrolytique selon (fig.3) donnerait un gaz composé de :   CO - N2 - H2 - HCI - H2S + C02    protection moyennant quelques precautions devant éviter un excès d'oxygène apporté par les 10% de H20 et dont HC1 et H2S auront été extraits. 



  10. Sélection des gaz. 



  Notre mélange gazeux sera à ce stade composé de : 
 EMI8.2 
 
<tb> Au <SEP> démarrage <SEP> Diamètre <SEP> mpléculaire <SEP> En <SEP> service <SEP> continu
<tb> 
<tb> CO <SEP> 0,376 <SEP> 10-9 <SEP> n <SEP> CO
<tb> 
<tb> C02 <SEP> 0,33 <SEP> 10-9n <SEP> C02
<tb> 
<tb> 0,289 <SEP> 10-9 <SEP> n <SEP> H2
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 
0,364   10-9 n   N2 et la technique des tamis moléculaires est telle actuellement que l'on est capable de séparer les gaz en fonction de leur perméation et leur dimension moléculaire. 



   Vitesse de perméation relative H20 - He - H2 - NH3 - CO2- H2S - CH30H - CO - Ar - CH4- C2H6 - C3H6 rapide lent Grâce à ces caractéristiques physiques, nous pouvons séparer les composants de notre mélange gazeux. 



   N2 rejeté à l'atmosphère ou commercialisé 
CO utilisé pour fabriquer des nanotubes 
H2 commercialisé tel quel ou en bonbonnes stockés dans des nanotubes. 



  Sous ces deux applications, H2 peut être utilisé comme carburant sur des véhicules équipés pour rouler au gaz. Il s'agit là d'une application Zéro Pollution. 



  Si nous procédons à une sélection des gaz partielle seulement, le mélange gazeux restant sera constitué de : 
Au démarrage En service continu   CO + C02 CO + H2 + C02    11. Combustion du gaz dans une installation Turbine - Gaz - Vapeur. 



  Cette combustion sera réalisée en présence d'oxygène pur extrait de l'air par les procédés habituels. 



  Au démarrage : Pour mettre l'installation Turbine - Gaz - Vapeur dans les conditions d'exploitation qui seront les siennes en service continu, nous devons ajouter au mélange gazeux du démarrage, une certaine quantité de méthane afin d'augmenter le pouvoir calorifique de notre mélange. 



  Ce méthane en quantité relativement faible peut être produit par méthanisation des ordures. 



  Notre mélange gazeux avant combustion sera de la forme : 
CO + CH4 + (x + y) C02 que nous brûlerons en présence d'oxygène pur afin d'éviter N2 et de là N Ox. Dans ces conditions, la température dans la chambre de combustion de l'installation Turbine - Gaz - Vapeur atteindra des valeurs dangereuses résultant de l'absence de N2 qui 

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 était contenue dans l'air. 



  Pour pallier cette inconvénient, nous modifierons le mélange gazeux en y ajoutant encore du   C02 ,   il se présentera alors sous la forme :   CO + CH4 + (x + y + z)   C02 et en injectant de l'eau H20 dans la chambre de combustion Turbine-Gaz - Vapeur afin d'obtenir des gaz d'échappement : 
C02 + H20 avec 
 EMI10.1 
 En service continu: La composition du gaz de synthèse sera différente et dépendra de la compensation des déchets introduits dans le réacteur. 



  A cause de la teneur plus élevée en CO et H2 il faudra absolument injecter du C02 dans le gaz avant combustion tout en injectant de l'eau ( H20 ) dans la chambre de combustion pour respecter aussi la composition des gaz d'échappement : 
C02   +   H20 avec 
 EMI10.2 
 12. Transformation des gaz d'échappement en méthanol. 



  Cette transformation se fait selon l'équation chimique bien connue en présence d'un catalyseur à une température bien définie : 
C02 + 2H20 +   3CH4 ->   4CH30H Etant les quantités nécessaires de CH4 celui-ci ne pourra être produit par méthanisation des ordures. Nous aurons recours pour la cause au gaz naturel. 



  Une version B de cette transformation exposée si après, est de nature à supprimer cette dépendance énergétique. 



  Cette première réaction se fait en boucle de façon à atteindre après 16-17h de fonctionnement un rendement de 100% au détriment du grossissement de l'installation. 



  Mais la température nécessaire à cette réaction ne peut provenir que de la combustion du gaz de synthèse dans l'installation Turbine - Gaz - Vapeur, ce qui diminuera d'autant la chaleur sensible pouvant être transformée en électricité. 

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  13. Production d'électricité par l'installation Turbine - Gaz - Vapeur. 



  Selon la technique Turbine - Gaz - Vapeur bien connue et un rendement de 50%, on obtient une production d'électricité correspondant au PCI communiqué par DGRNE à savoir : 8,492 kj/kg de déchets bruts (40% H20) traité ou
1,2 Kw par kg de déchets bruts traités. 



  Ici aussi, la cogénération d'eau distillée peut aussi être envisagée en vue d'approvisionner le projet toujours à l'étude de production hydrogène on électrolytique. 



  14. Résultats du projet. 



  Extraction : de C02 des rejets gazeux industriels
1595 kg/Tonne de déchets bruts (40% H20) traités. 



  Production : 
 EMI11.1 
 
<tb> CO <SEP> 700 <SEP> kg/Tonne <SEP> de <SEP> déchets <SEP> bruts <SEP> (40% <SEP> H20) <SEP> traités.
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 



  H2 <SEP> 44 <SEP> kg/Tonne <SEP> de <SEP> déchets <SEP> bruts <SEP> (40% <SEP> H20) <SEP> traités.
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 



  ## <SEP> 1585 <SEP> Kw/Tonne <SEP> de <SEP> déchets <SEP> bruts <SEP> (40% <SEP> H20) <SEP> traités.
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 



  Méthanol <SEP> 5630 <SEP> kg/Tonne <SEP> de <SEP> déchets <SEP> bruts <SEP> (40% <SEP> H20) <SEP> traités.
<tb> 
 



  Consommation :      
 EMI11.2 
 
<tb> ## <SEP> 448 <SEP> Kw/Tonne <SEP> de <SEP> déchets <SEP> bruts <SEP> (40% <SEP> H20) <SEP> traités.
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 



  Coke <SEP> 18,7 <SEP> kg/Tonne <SEP> de <SEP> déchets <SEP> bruts <SEP> (40% <SEP> H20) <SEP> traités.
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 



  Méthane <SEP> 76,5 <SEP> kg/Tonne <SEP> de <SEP> déchets <SEP> bruts <SEP> (40% <SEP> H20) <SEP> traités.
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 



  (au <SEP> démarrage)
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Gaz <SEP> naturel <SEP> 2111 <SEP> kg/Tonne <SEP> de <SEP> déchets <SEP> bruts <SEP> (40% <SEP> H20) <SEP> traités.
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 



  (en <SEP> exploitation)
<tb> 
 Méthanol : Carburant pour véhicules équipés de piles à combustibles PEMFC + Reformer. Rejet 2,5 fois moins de C02 dans l'atmosphère que le même véhicule, même puissance, même kilométrage parcouru. 



  Hydrogène : ¯ Idem méthanol, véhicule équipé PEMFC sans Reformer. Il s'agit alors d'un véhicule Zéro Pollution. 



   ¯ Idem pour un véhicule à moteur thermique mais rejet si le moteur consomme à l'huile. 

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   ¯ Stockage dans des nanotubes à l'état liquide sous faible pression et -40 à - 
50 C. Transporté sans risque. 



  Electricité :   .   L'électricité excédentaire peut être commercialisée. 



   ¯ Une partie de cette électricité excédentaire peut servir à l' électrolyse de l' eau. 

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   VERSION B Nous voyons que la production d'électricité s'élève à 1500 Kw par Tonne de déchets bruts (40% H20) traités. 



  La consommation plasma s'élève elle à : . 450 Kw par Tonne de déchets bruts (40% H20) traités. 



   Les pompes - ventilateurs et autres consommations diverses. 



   . 200 Kw estimation par Tonne de déchets bruts (40% H20) traités. 



   . 800 Kw restent disponibles dont ¯ 600 Kw par Tonne de déchets bruts (40% H20) traités sont commercialisés. 



   ¯ 200 Kw par Tonne de déchets bruts (40% H20) traités affectés à l'électrolyse
H20. 



  En électrolyse normale : 200 Kw par Tonne traitée produisent 40 Nm3 de H2 ou 3,360 kg H2 et 32 kg Oxygène La transformation du C02 en un mélange proche de ceux nécessaires à une synthèse du méthanol procède d'une opération de Retroconversion Oxydo-reductrice dont l'équation est la suivante : 
 EMI13.1 
 Cette opération est exothermique et peut être réalisée dans un réacteur autothermique à définir et nécessite   seulement'/4 de   l'oxygène produit par l'électrolyse de l'eau qui a fourni les 4H2. 



  Les synthèses basse pression sont peut-être à privilégier. 



  Le solde d'oxygène peut être utilisé sur place ou exporté du site. Il peut servir à sur- oxygèner l'air de combustion ce qui en améliore le rendement, réduit la production de CO en augmentant celle de C02. Il peut aussi être vendu au prix du marché. 



  Cette version du traitement CO +   2H2   CH3 OH produit moins de méthanol mais assure l'indépendance énergétique (pas de gaz naturel) mais l'abandon d'eau pour abaisser la température, impose une récupération de 3080 kg de C02 par Tonne traitée.

Claims

REVENDICATIONS 1. Presse à vis à corps poreux placée dans un tube étanche dans lequel une pompe à vide pourra extraire l'air contenu dans les déchets durant leur densification.

1 Ibis. Les déchets contenant 40% d'H20 seront sèchés dans un sèchoir adapté à la cogénération de la Turbine - Vapeur.

1 Obis. Le trop plein de laitier en fusion sera déversé dans l'eau et s'y vitrifiera par un refroidissement brutal.

2. Utilisation comme gaz plasmagène d'un gaz ou mélange de gaz, préchauffé ou non, du type : C02 - C02 + CH4 - CH4 + H20 - CH30H - CH4 + CH30H - CH30H + C02 - CH4 + O2- H20 ou tout autre gaz ou mélange capable par dissociation moléculaire de produire C-O-H atomique même avec injection éventuelle de coke moulu, en absence d'air, dans le plasma.

3. Utilisation de scories de laitier de fours électriques de fonderie pour fixer le carbone solide projeté par l'arc plasma.

4. Injection par la presse à vis des scories de laitier nécessaires ainsi que 12gr de coke ou graphite par môle de C02 utilisée comme gaz plasmagène.

5. Le nombre de môles de C02 dissocié par le plasma sera fonction du but poursuivi.

6. Maintien du plasma à une température suffisante afin de provoquer la fusion de toutes les matières inorganiques présentes dans le but recherché.

7. Réglage de la température dans le réacteur à une valeur favorable au but recherché, par injection de C02 et H20 dans un rapport bien précis, afin de régler la température de gazéification. (éviter les goudrons)

8. Ajouter aux déchets, lors de leur densification, toutes substances nécessaires aux transformations chimiques favorables au but recherché.

9. Rotation éventuelle du plasma par l'alimentation de 3x torches ( x > 1) en courant alternatif x phasé afin de produire un champ tournant de même fréquence que l'alimentation électrique.

10. Les gargouilles du réacteur seront chauffées par induction afin de conserver une bonne fluidité du laitier et en garantir le niveau à l'intérieur du réacteur.

11. L'échangeur thermique sera protégé de l'action de HC1 par une projection au plasma de quartz.

12. Après refroidissement, par lavage du gaz, de l'hydrogène sera prélevé par la technique des membranes moléculaires - brevet existant. <Desc/Clms Page number 15>

12bis. L'azote sera extraite du mélange gazeux par tamis moléculaire.

12ter. Le CO sera extrait du mélange gazeux par tamis moléculaire afin d'être transformé en nanotubes de carbone.

13. Injection éventuelle de CH4, produit par méthanisation des ordures, pour rendre au gaz le PCI qu'il a perdu par le prélèvement de H2, si le but recherché l'exige.

14. Injection éventuelle de C02 dans le gaz de synthèse et pulvérisation de H20 dans la chambre de combustion de l'installation Turbine - Gaz - Vapeur afin d'y maintenir la température dans des limites compatibles avec la construction actuelle des Turbines - Gaz.

15. Les injections C02 et H20, maintiendront la composition des gaz d'échappement de la Turbine - Gaz, dans un rapport précis : CO2 = 11/9 H20 15bis. De l'eau distillée sera produite en cogénération à la sortie de la Turbine - Vapeur et de l'installation Turbine - Gaz - Vapeur.

16. Température des gaz d'échappement à la sortie de la turbine à gaz doit être de ¯ 770K - d'où chaleur sensible connue.

17. La différence entre la chaleur sensible du gaz à la combustion et celle des gaz d'échappement servira à la production d'électricité dans l'installation Turbine - Gaz - Vapeur selon la technique habituelle.

18. Aux gaz d'échappement de la Turbine à gaz, on ajoutera la quantité adéquate de gaz naturel afin de réaliser leur transformation en méthanol.

19. Possibilité d'utiliser le méthanol ainsi produit à l'alimentation des piles à combustible équipées de reformer.

20. Production de Deuterium en même temps que de l'hydrogène par électrolyse de l'eau à partir de l'excès de production d'électricité et d'une concentration adéquate du bain d'électrolyse.

20bis. L'hydrogène produit par électrolyse réagira avec le C02 pour produire du méthanol. Ce procédé évite de recourir à pour refroidir le gaz à condition de doubler la quantité de C02 récupérée.

21. Utilisation de l'hydrogène produit comme combustible (procécé connu) pour réduire les rejets de C02 en attendant la mise au point d'un stockage embarqué pour utilisation automobile ZERO EMISSION.