Tcharbonactif
Développement d'un procédé innovant pour la fabrication de charbon actif à porosité contrôlée à partir de déchets de bois
Le charbon actif est un matériau constitué essentiellement de matière carbonée à structure poreuse et présente une surface spécifique élevée qui lui confère un pouvoir adsorbant extrêmement polyvalent et puissant. Il est très largement utilisé dans de nombreux domaines : la décontamination de l'eau, de l'air et l’élimination de polluants organiques, en médecine, en cosmétique et dans l’agroalimentaire.
En 2018, la production mondiale était de 2,44 millions de tonnes avec une croissance annuelle de 5.2%. La Belgique est un grand utilisateur du charbon actif avec 48.387 tonnes en 2018 provenant exclusivement de l’importation.
Les charbons actifs sont produits par deux différents procédés en fonction de la nature du matériau constitutif et des caractéristiques souhaitées. Le procédé physique est scindé en deux étapes: la carbonisation à 600°C et ensuite l’activation à 1000 °C en présence d'un mélange faiblement oxydant de vapeur d'eau et de CO2. Ce procédé se caractérise par un faible rendement et une consommation excessive d’énergie. Le procédé chimique, quant à lui, consiste en une étape d'activation avec des agents activateurs (des acides et des bases fortes ou des sels), une étape de carbonisation à 400-600°C et deux étapes de lavage intensif. Bien que le procédé chimique consomme moins d’énergie par rapport au procédé physique et produit un charbon actif d’une porosité plus développée, l’utilisation des agents activateurs corrosifs et toxiques entraîne de sérieux problèmes d’environnement. D’une part la décomposition de ces agents activateurs lors de carbonisation émet des gaz toxiques et d’autre part, la quantité d’eau polluée et abondante générée par deux lavages intensifs pour l’élimination des résidus de ces agents activateurs doit être traitée. De plus, les charbons actifs préparés par ce procédé sont interdits pour certaines applications.
La Région wallonne dispose d'un volume très important de déchets de bois (chêne, hêtre, …) dont une partie est valorisée dans l’industrie et le reste utilisé pour la production de charbon de bois ou pour le chauffage. Des entreprises wallonnes, comme ITS Energy (production de charbon de bois), souhaitent ardemment développer une nouvelle activité de fabrication de charbon actif. Malheureusement, ni le procédé physique ni le procédé chimique couramment utilisés ne sont envisageables face à leurs problèmes respectifs de consommation excessive d’énergie et d’environnement. Un nouveau procédé innovant technologiquement et scientifiquement s’impose donc pour répondre à la demande des industries wallonnes et à un marché tant national que mondial en pleine croissance pour ainsi valoriser les déchets de bois très abondants en Région Wallonne. Le présent projet propose un nouveau concept scientifique des agents activateurs permettant le développement d’un nouveau procédé innovant vert, peu énergivore et économique de fabrication d’un produit écologique, le charbon actif, à partir des déchets de bois.
