Biomass pyrolysis at temperatures above 300°C, with the biochar being returned to the soil is a possible strategy for climate change mitigation and reducing fossil fuel consumption. In this study, an attempt has been made to develop a finite element model (FEM) in order to couple thermal heating and heat and mass transfer phenomena during pyrolysis. This numerical modelling and simulation approach helped the visualization of the process and optimized the production of biochar. In this work, cylindrical sections of birch wood biomass were pyrolysed in a laboratory-scale thermal desorption unit. The influences of final pyrolysis temperature, heating rate, and pyrolysis atmosphere on the product yields were investigated. Results showed that the yield of pyrolysis products was reduced with increasing time and temperature. On the other hand, the char content in the wood increased together with increasing pyrolysis temperature as well as time for both slow and fast pyrolysis. A technique to maximize the amount of char in the product was also identified through this study and optimized along with the yield. The resulting biochar was tested through proximate analysis and differential scanning calorimetry to determine its thermodynamic qualities, which were analysed and compared according to their physical characteristics like porosity and reflectance. / La pyrolyse de biomasse à des températures excédant 300°C, suivi d'un retour au sol du produit de carbonisation de matériel biologique, s'avère une stratégie permettant de possiblement atténuer le changement climatique et réduire la consommation de combustibles fossiles. Dans la présente étude, nous tentâmes de créer un modèle d'éléments finis (MEF) permettant de coupler le réchauffement thermique et les phénomènes de transfert de chaleur et de masse opérant durant la pyrolyse. Cette démarche de modélisation et simulation numérique améliora notre habilité à visualiser le procédé et à optimiser la production de biochar. Des sections cylindriques de biomasse de bois de bouleau furent soumises à une pyrolyse dans un désorbeur thermique de laboratoire. L'influence de la température finale de pyrolyse, la vitesse d'élévation de température, et l'atmosphère de pyrolyse fut investiguée. Les résultants démontrèrent que tandis que le rendement en produits de pyrolyse diminua avec une augmentation de la température et du temps de la pyrolyse, le contenu en charbon du bois augmenta avec une augmentation ces paramètres, tout autant pour une pyrolyse lente qu'une pyrolyse rapide. A travers cette démarche, nous identifiâmes une technique permettant de maximiser la quantité de charbon dans les produits de pyrolyse ainsi que le rendement global du procédé. Le biochar ainsi généré fut testé par analyse immédiate et analyse calorimétrique à compensation de puissance afin de déterminer ses propriétés thermodynamiques, qui furent analysées et comparées selon les caractéristiques physiques des différents biochars, soit leur porosité et leur réflectance. fr
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.95255 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Dutta, Baishali |
| Contributors | G S Vijaya Raghavan (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Bioresource Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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