Étude de la combustion des boues de barattage dans l’industrie de karité en Afrique de l’Ouest

(fre) Ce travail de fin d'études vise à \textit{étudier la combustion des boues de barattage dans l'industrie du karité en Afrique de l'Ouest afin de fournir des recommandations dimensionnelles et opérationnelles pour la conception d'un brûleur} sur place. Dans le cadre du projet Biostar pour la transition énergétique en Afrique, le brûleur doit répondre aux besoins spécifiques des petites et moyennes entreprises de la filière karité. L'objectif est de remplacer le bois utilisé dans le processus de torréfaction et de cuisson des amandes de karité par des boues de barattage, un sous-produit de la fabrication du beurre de karité. Les concepts théoriques utiles dans l'élaboration de ce brûleur sont liés à la composition de la biomasse (humidité, pouvoir calorifique, composition chimique) et aux différentes étapes de la combustion complète (séchage, pyrolyse, combustion primaire et secondaire). Pour maîtriser ces concepts, il est nécessaire d'analyser l'influence de facteurs spécifiques tels que la puissance combustible, l'excès d'air, les émissions de monoxyde de carbone, le tirage naturel, les débits d'airs primaires et totaux, ainsi que les valeurs typiques associées. Afin de comprendre au mieux le phénomène de la combustion, un brûleur asymétrique d'une puissance théorique de 10 kW a été conçu pour l'expérimentation. Pour cela, il est nécessaire de caractériser la biomasse utilisée, d'émettre des hypothèses quant à son dimensionnement et de planifier les expérimentations de manière stratégique. Les mesures et observations faites lors de l'expérimentation sur le prototype permettront d'émettre des recommandations quant à la conception d'un brûleur similaire, à grande échelle. Dans ce travail, la partie qualitative est plus prépondérante que la partie quantitative. Étant donné le grand nombre de facteurs en jeu, il a été complexe d'établir des corrélations claires entre les différents paramètres mesurés. Cependant, cette diversité dans les facteurs testés a permis de déterminer leur impact positif, négatif ou neutre sur la combustion. Lors des phases stables, les émissions de monoxyde de carbone étaient bien inférieures à 4000 ppm, mais les puissances étaient trop élevées (atteignant jusqu'à 15 kW de puissance combustible). Le prototype expérimental conçu dans ce travail permet donc une combustion adéquate de la biomasse, mais un optimum n'a pas encore été atteint. Des pistes de réflexion concernant l'enjeu de l'écoulement de la biomasse et la gestion des problèmes d'étanchéité à l'air dans le réservoir seront abordées dans la partie discussion.

(eng) The aim of this thesis is to study the combustion of churning sludge in the West African shea industry, in order to provide dimensional and operational recommendations for the design of an on-site burner. As part of the Biostar project for energy transition in Africa, the burner is designed to meet the specific needs of small and medium-sized enterprises in the shea industry. The aim is to replace the wood used in the shea kernel roasting and cooking process with churning sludge, a by-product of shea butter production. The theoretical concepts involved in developing this burner relate to biomass composition (moisture, calorific value, chemical composition) and the various stages of complete combustion (drying, pyrolysis, primary and secondary combustion). To master these concepts, it is necessary to analyze the influence of specific factors such as fuel power, excess air, carbon monoxide emissions, natural draft, primary and total airflows, and the associated typical values. In order to gain a better understanding of the combustion process, an asymmetrical burner with a theoretical output of 10 kW was designed for the experiment. For this, it is necessary to characterize the biomass used, make assumptions about its sizing and plan the experiments strategically. The measurements and observations made during experimentation on the prototype will enable us to make recommendations for the design of a similar burner on a larger scale. In this work, the qualitative part is more preponderant than the quantitative. Given the large number of factors involved, it was difficult to establish clear correlations between the various parameters measured. However, this diversity in the factors tested enabled us to determine their positive, negative or neutral impact on combustion. During stable phases, carbon monoxide emissions were well below 4000 ppm, but power levels were too high (up to 15 kW fuel power). The experimental prototype designed in this work therefore enables adequate biomass combustion, but an optimum has not yet been achieved. In the discussion section, we'll be taking a closer look at the issue of biomass flow and the management of air-tightness problems in the tank.