Ann. For. Sci. 63 (2006) 213-229
DOI: 10.1051/forest:2005113

Choix d'un modèle de pyrolyse ménagée du bois à l'échelle de la microparticule en vue de la modélisation macroscopique

Patrick Rousset^{a, b}, Ian Turner^c, André Donnot^d and Patrick Perré<sup>d

a</sup>  Département forêts du Cirad - Programme Bois, Laboratoire Énergie - Environnement, 73 avenue J.F. Breton, 34398 Montpellier Cedex 5, France
^b  Adresse actuelle : LPF-IBAMA, scen trecho 2 - ed.sede do Ibama, Brasilia DF, 70818-900 Brésil
^c  School of Mathematical Sciences, Queensland University of Technology, GPO Box 2434, Brisbane, Q4001, Australie
^d  LERMAB, UMR 1093 INRA/ENGREF/Université Henri Poincaré Nancy I, ENGREF 14 rue Girardet, 54042 Nancy Cedex, France

(Reçu le 17 février 2004 ; accepté le 30 mai 2004; publié en ligne 23 février 2006)

Abstract - The choice of a low-temperature pyrolysis model at the microscopic level for use in a macroscopic formulation
The choice of a low-temperature pyrolysis model at the microscopic level for use in a macroscopic formulation. Wood pyrolysis concerns the physical and chemical organic component decomposition under the action of heat in an inert atmosphere. To explain the phenomena involved in this process, the reaction mechanisms that take place during the thermal degradation of wood and its major components of cellulose, hemicellulose and lignin have to be identified. The number and the diversity of the results in the specialized literature illustrate the difficulty in explaining the complex kinetics involved during pyrolysis. This work proposes an innovative contribution to the modelling of wood treated at high temperature by proposing a theoretical approach at the micro-particle scale that allows a macroscopic modelling of the "thermal, chemical and physical" coupled phenomena to be realised. We will show how the cellulose, hemicellulose and lignin degradation models have evolved from a simplistic formulation towards complex reaction pathways which are at the origin of our model.

Résumé - Par définition la pyrolyse ménagée du bois est la décomposition physique et chimique de matières organiques sous l'action de la chaleur et en absence d'oxygène. Comprendre ce phénomène passe d'abord par l'identification des mécanismes réactionnels et la détermination des paramètres cinétiques mis en jeu lors de la dégradation thermique du bois et de ses constituants majeurs, c'est-à-dire cellulose, hémicelluloses et lignines. La richesse et la diversité des résultats issus de la littérature spécialisée rendent compte de la difficulté à expliquer ces cinétiques complexes. Cette étude se propose de contribuer de façon innovante au bois traité à haute température en proposant une approche théorique à l'échelle de la microparticule en vue d'une modélisation macroscopique des phénomènes couplés « thermiques, chimiques et physiques ». En restituant les résultats d'une étude bibliographique poussée, nous avons fait le choix de retenir une approche analytique cherchant à séparer les trois composés principaux du bois et à caractériser chacun d'entre eux séparément.

Key words: thermal treatment / wood / modeling / micro-particle / kinetics

Mots clés : traitement thermique / bois / modèle / micro-particule / cinétique chimique

Corresponding author: Patrick Rousset patrick.rousset@cirad.fr

© INRA, EDP Sciences 2006