Des chercheurs ont mis au point une méthode permettant d’extraire de la bio-huile à partir des déchets de fibres de surface des palmiers dattiers, une ressource de biomasse abondante, peu coûteuse et durable générée par environ 150 millions de palmiers dattiers dans le monde.
Ces résultats sont présentés dans un article récent publié dans la revue ACS Omega. Dans cette étude, les chercheurs examinent le comportement de pyrolyse en fonction de la conversion, l’analyse cinétique et la composition qualitative de la bio-huile dérivée des fibres de surface des palmiers dattiers (DPSF). Ces fibres sont disponibles en abondance sous forme de déchets de biomasse municipaux et agricoles provenant des palmiers dattiers aux Émirats arabes unis (EAU), où la recherche a été menée.
Les auteurs indiquent que les DPSF présentent un fort potentiel en tant que matière première bioénergétique. En tant que biomasse lignocellulosique riche en cellulose, hémicellulose et lignine, ces fibres sont particulièrement adaptées aux processus de conversion d’énergie thermochimique. Le matériau a été analysé « à l’aide d’une analyse thermogravimétrique à des vitesses de chauffage non isothermiques de 10 à 40 °C/min dans une plage de températures de 20 à 750 °C ».
Afin de mieux comprendre le comportement de dégradation thermique des fibres, les chercheurs ont calculé les valeurs d’énergie d’activation à l’aide « d’approches cinétiques sans modèle, notamment les méthodes d’Ozawa–Flynn–Wall (OFW), de Kissinger–Akahira–Sunose (KAS) et de Starink (STK) ». Selon les auteurs, l’analyse de l’énergie d’activation leur a permis de mettre en lumière la relation entre « le comportement de dégradation en fonction de la conversion et de la fragmentation de la cellulose, de l’hémicellulose et de la lignine ».
Des résultats prometteurs
L’équipe de recherche, affiliée à l’université de Sharjah, à l’université des Émirats arabes unis, à l’université polytechnique d’Abou Dhabi, à l’université de Mascate à Oman et à l’Universiti Kebangsaan Malaysia, fait état de résultats prometteurs qui soulignent la faisabilité de l’utilisation des fibres de surface du palmier dattier comme source d’énergie bio-renouvelable.
Une évaluation qualitative de la bio-huile obtenue a révélé qu’elle se compose principalement d’aliphatiques (42,28 %), d’aromatiques (38,68 %) et de furanes et autres composés oxygénés (13,47 %), les trois principales classes d’hydrocarbures et de leurs dérivés que l’on trouve couramment dans la bio-huile, un résultat qui, selon les chercheurs, renforce l’argument en faveur de l’utilisation des déchets de biomasse de palmier dattier comme matière première viable pour la production d’énergie durable.
Les auteurs utilisent la technologie de pyrolyse, un procédé de décomposition thermochimique, pour convertir les DPSF, des déchets de biomasse de faible valeur, en applications énergétiques. Ils écrivent : « Les informations sur la bio-huile issue de la pyrolyse des DPSF suggèrent que sa richesse en composés aromatiques permettra une récupération ciblée des composés BTX/phénoliques, ainsi que des applications bioénergétiques. »
Les auteurs soulignent que leur méthode offre plusieurs avantages par rapport aux approches courantes de conversion des déchets de biomasse en biocarburant. Ils affirment que le procédé qu’ils ont conçu est potentiellement neutre en carbone, car il ne libère que le carbone que les palmiers absorbent de l’atmosphère au cours de la photosynthèse pendant leur cycle de croissance.
En termes de faisabilité économique, l’étude identifie les coûts de main-d’œuvre, la consommation d’azote et la disponibilité des matières premières comme des facteurs clés influençant les coûts de production unitaires de la bio-huile dérivée des fibres de palmier. Il est essentiel, notent les auteurs, en particulier pour augmenter la production et favoriser la viabilité de la technologie, de bien comprendre et d’optimiser les facteurs de coût.
Une ressource renouvelable inexploitée
Ces résultats constituent une bonne nouvelle pour l’environnement, les producteurs de dattes et les acteurs du secteur des énergies renouvelables. On estime que chacun des quelque 150 millions de palmiers dans le monde produit 20 kilogrammes de déchets de biomasse lignocellulosique par an sous forme de graines de dattes, de feuilles, de frondes et de fibres de surface. Certains pays du Moyen-Orient abritent des millions de tonnes de DPSF. On imagine aisément l’énorme volume de DPSF que des pays tels que les Émirats arabes unis, avec environ 45 millions de palmiers dattiers ; l’Arabie saoudite, avec 32 millions ; l’Irak, avec 22 millions ; et l’Égypte, avec 15 millions, doivent gérer chaque année.
Les DPSF sont une forme de déchets lignocellulosiques qui se développent à l’extérieur des palmiers dattiers. Ils sont fibreux, légers et riches en lignine et en cellulose, des qualités qui les rendent parfaitement adaptés comme matière première pour la pyrolyse visant à produire de la bio-huile et du biochar.
« L’élimination appropriée de ces millions de tonnes de déchets de biomasse lignocellulosique nécessite un système de gestion des déchets coûteux. Si elles ne sont pas gérées correctement par les municipalités, l’incinération ou le brûlage à la campagne entraîne des risques environnementaux liés aux gaz à effet de serre tels que le CO₂ et les oxydes d’azote (NOₓ) », notent les auteurs. « L’utilisation des déchets lignocellulosiques s’inscrit également dans la philosophie holistique de la permaculture, selon laquelle rien n’est considéré comme un déchet, mais plutôt comme une matière première pour un nouveau produit. »
La gestion durable de la biomasse issue des palmiers, telle que l’approche proposée dans cette étude, nécessite un système d’infrastructures coûteux, des technologies de pointe et une structure coordonnée. À l’heure actuelle, on estime que les déchets de biomasse rien qu’aux Émirats arabes unis avoisinent le milliard de kilogrammes par an, selon des hypothèses prudentes selon lesquelles chacun des quelque 45 millions de palmiers dattiers du pays génère environ 20 kilogrammes de biomasse par an.
Les agriculteurs brûlent une grande partie de ces déchets considérables dans leurs champs. Cette combustion libère des particules et des polluants gazeux nocifs, qui nuisent à l’environnement, génèrent du smog et contribuent à la prévalence des maladies respiratoires.
Ce contexte met en évidence l’importance des conclusions des auteurs et de l’approche novatrice qu’ils proposent pour convertir ces déchets en énergie propre. Cette méthode permet de récupérer de la bio-huile et de la bioénergie à partir des milliards de kilogrammes de fibres de surface de palmiers mis au rebut chaque année dans le monde, tout en répondant aux préoccupations environnementales et en renforçant les solutions énergétiques durables.
Article : « Bio-Oil Production from Date Palm Surface Fibers: Thermo-Kinetic and Pyrolysis GC/MS Analysis » – DOI : 10.1021/acsomega.5c11064
Source : Sharjah U.
