La pile SOFC, qui fonctionne entre 700 et 800°C, est appropriée pour valoriser du gaz issu de la gazéification de la biomasse en électricité. Son haut rendement électrique (50 à 60% ) permettrait de doubler celui des installations de cogénération par gazéification actuelles. Cette thèse, sous contrat Cifre entre la société S3D, l’Institut des Matériaux de Nantes et l’Ecole des Mines de Nantes, est associée au projet ValorPac, soutenu par l’ADEME et regroupant différents partenaires (IMN, Fiaxell, S3D et SAS Syngas). L’objectif est de prouver expérimentalement la faisabilité du couplage entre SOFC et gazéification de la biomasse. Les travaux ont abouti à la construction d’une unité pilo te de gazéification selon un concept breveté. Les tests ont validé le fonctionnement avec 7 kg.h - 1 de plaquettes de bois et 10 kg.h - 1 de granulés de bois. Une composition moyenne de 14% de CO, 15% d’H 2 , 20% de CO 2 , 1% de CH 4 et 49% de N 2 , a été obtenue. En parallèle le fonctionnement des cellules SOFC avec des gaz similaires à ceux de la gazéification de la biomasse a été validé. Les résultats ont montré que dans certaines conditions quelques ppmv d’H 2 S suffisent à dégrader de 20% les performances alors qu’ une teneur de 100 ppmv d’HCl n’affecte pas les réactions électrochimiques. Les travaux ont aussi validé l’utilisation de la Bauxaline® pour éliminer l’H 2 S à haute température. Il s’agit d’un coproduit industriel issu de l’extraction de l’alumine et contena nt 50% d’ oxydes de fer. Il a permis de réduire une teneur en H 2 S de 200 ppmv à moins de 8 ppmv pendant plusieurs heures. A 400°C et pour une percée de 1 ppmv la capacité de traitement a été estimée à 70 gS.kg - 1 . / The SOFC, which operates between 700 and 800°C, is appropriate to convert the gas from biomass gasification into electricity. Its high electrical yield (50 - 60%) could double those of current CHP plants using gasification process. The objective of our work is to prove experimentally the feasibility of coupling SOFC and biomass gasification. This thesis is associated with ValorPac project in partnership with Institut des Matériaux of Nantes, S3D Company, Ecole des Mines of Nantes, Fiaxell and SAS Syngas compa nies and supported by ARNT and ADEME. During our work, a gasification pilot plant was built according to a patented concept. Its operation with 7 kg.h - 1 of wood chips and 10 kg.h - 1 of wood pellets was tested successfully. An average composition of 14% CO, 15% H 2 , 20% CO 2 , 1% CH 4 and 49% N 2 , was obtained. In parallel, operation of SOFC cells with gases similar to those of biomass gasification has been proved. Results showed that some ppmv of H 2 S lead to a 20% decrease of cell's power while 100 ppmv of HCl doesn’t affect the electrochemical reactions. Our work confirmed the use of Bauxaline® to eliminate H 2 S at high temperature. This material is an industrial byproduct derived from alu mina extraction which contains 50% of iron oxides. A content of 200 ppmv H 2 S can be reduced to 8 ppmv for several hours. Treatment capacity was estimated at 70 gS.kg - 1 with a breakthrough of 1 ppmv and an operating temperature of 400°C

Les boues rouges sont des sous-produits industriels issus de l’extraction d’alumine à partir de minerais de bauxite via le procédé Bayer. Le traitement de ces boues par filtre presse permet de réduire leur teneur en eau et d’obtenir un produit pelletable dénommé Bauxaline par l’usine Alteo de Gardanne, le tonnage annuel est de 300 000 t/an. Plusieurs applications ont été envisagées pour ce sous-produit industriel: matériaux de terres cuites, coulis, granulats légers et médias filtrants de dépollution. L’incorporation de la Bauxaline dans les matériaux de terres cuites vise la fabrication de tuiles. Les essais réalisés à l’échelle du laboratoire ont permis de mettre en évidence que l’argile naturelle est substituable par de la Bauxaline à hauteur de 30%. Ce taux de substitution permet de répondre aux exigences mécaniques et environnementales, aux contraintes sanitaires liées à la radioactivité naturelle de la Bauxaline. Aussi, l’incorporation de Bauxaline apporte une valeur ajoutée aux matériaux de terres cuites en permettant d’obtenir une teinte intéressante pour un fabricant de tuiles souhaitant élargir sa gamme. L’étude de formulation de coulis auto-compactants et de granulats légers a permis de démontrer la faisabilité aux niveaux mécaniques et environnementaux de l’incorporation de la Bauxaline avec des taux de substitution significatifs. La filière dépollution est également une voie intéressante : les granulés formulés à partir de Bauxaline présentent une bonne réactivité vis-à-vis des ions phosphates. Economiquement, cette piste de valorisation est aussi prometteuse : la Bauxaline constitue un matériau peu onéreux en comparaison aux médias filtrants du marché. / Red mud is an industrial by-product from the extraction of alumina from bauxite ores via the Bayer process. The treatment of these sludges with a filter press makes it possible to reduce their water content and to obtain an excavable product called Bauxaline by the Alteo de Gardanne plant, the annual tonnage is 300 000 t / year. Several applications have been considered for this industrial by-product: ceramic materials, grout, lightweight aggregates and depollution filter media. The incorporation of Bauxaline into the ceramic materials is aimed at the manufacture of tiles. Tests carried out on the scale of the laboratory made it possible to demonstrate that the natural clay is substitutable by Bauxaline for 30%. This substitution rate makes it possible to meet the mechanical and environmental requirements and the health constraints linked to the natural radioactivity of Bauxaline. Also, the incorporation of Bauxaline adds value to the materials of ceramic by allowing to obtain an interesting shade for a manufacturer of tiles wishing to widen its range. The study of the formulation of self-compacting grouts and light aggregates made it possible to demonstrate the feasibility at mechanical and environmental levels of the incorporation of Bauxaline with significant substitution rates. The process of depollution is also an interesting way: the granules formulated from Bauxaline have a good reactivity with respect to the phosphate ions. Economically, this upgrade path is also promising: the Bauxaline is a low-cost material compared to the filter media on the market.