Modélisation de la pyrolyse du polyéthylène dans un réacteur lit fixe

Introduction : Depuis 2000, le monde a produit plus de plastiques que durant les 50 années précédentes et seulement 14% de ces plastiques ont été récupérés à des fins de recyclage. Les déchets plastiques engendrent d’énormes problèmes environnementaux. Il devient impératif de trouver des méthodes de valorisation pour ces déchets. La technique de dégradation des déchets plastiques par le procédé de pyrolyse permet leur conversion en produits chimiques valorisables sous forme de carburant de synthèse.
Méthodologie : Pour effectuer la modélisation numérique du processus de pyrolyse, les particules de déchets ont été déposées dans un réacteur de pyrolyse à lit fixe. Ces plastiques ont ensuite été chauffés par un courant vertical ascendant de gaz inerte chaud. C’est ainsi que trois sous modèles ont été développés, ils traitent respectivement du transfert de chaleur, la chimie de la décomposition pyrolytique et le transfert de masse pour la phase fluide.
Résultats : La décomposition thermique du polyéthylène s’effectue selon trois réactions concurrentes, produisant une fraction liquide (goudron), solide (coke) et gazeuse. La vitesse de chauffe, la nature et la taille du déchet à pyrolyser ont été identifiés comme paramètres clés affectant la réaction de pyrolyse. La vitesse de chauffe et les températures faibles favorisent la carbonisation. L’augmentation de la taille des particules a pour effet une diminution des rendements en huile de pyrolyse. C’est ainsi qu’un modèle bidimensionnel basé sur une méthode nodale a été créé. Les résultats numériques sont en accord avec les résultats expérimentaux.
Conclusion: La pyrolyse se présente comme une méthode de réduction des volumes de déchets plastique à traiter et s’avère être une voie intéressante pour la gestion de ces déchets.
Impact de l’étude: Cette étude constitue une base pour le déploiement des mini unités de recyclage de plastique en carburant.
Mot clés: Thermoplastiques, recyclage, pyrolyse, carburants et modélisation.