Rocket stove biomass charcoal/fr

Données du projet

Taper	Poêle fusée
Auteurs	Hoon Peerless Mitch Girard
Emplacement	Arcata , Californie Haïti
Statut	Prototypé
Fait	Oui
Coût	150 USD
Utilisations	production de charbon de bois
Manifeste OKH	Télécharger

Mitch Girard et Hoon Peerless travailleront en collaboration pour rechercher, concevoir, tester et rendre compte de l'utilisation de briquettes de charbon de bois à partir de déchets de biomasse pour les poêles à fusée dans ENGR305 à Cal Poly Humboldt , au cours du semestre de printemps 2010. Nous rechercherons des connaissances sur le type de matériau de biomasse, les agents liants et les mécanismes de presse à charbon de bois.

Les ressources extérieures incluront probablement les professeurs de l'HSU, les récents diplômés en ingénierie de l'HSU, le centre de recherche Aprovecho et les filiales actuellement situées en Haïti qui travaillent sur une technologie appropriée pour les populations locales. L'objectif du projet est de produire des briquettes de charbon de bois de biomasse et une presse, et de tester les briquettes à l'aide du poêle-fusée Stovetec.

Énoncé du problème

Le bois, le charbon de bois, le charbon et d'autres biomasses sont utilisés par environ 2,4 milliards de personnes dans le monde comme combustible principal pour la cuisson. ^{[ 1 ]} Dans les pays « en développement », ces combustibles sont souvent brûlés dans des feux ouverts ou des poêles en mauvais état. ^{[ 2 ]} Plusieurs facteurs liés à ces processus de cuisson se sont révélés nocifs pour la santé humaine, en particulier en raison des maladies respiratoires. La fumée intérieure dégagée par ces combustibles contient des composants tels que de petites particules de suie ou de poussière qui peuvent pénétrer profondément dans les poumons. Chaque année, la pollution de l'air intérieur est responsable de la mort de 1,6 million de personnes, soit un décès toutes les 20 secondes. ^{[ 3 ]} Les femmes et les enfants étant les plus concernés ou les plus exposés à cet environnement, sont les plus touchés. ^{[ 1 ]}

La production de charbon de bois a été associée à des problèmes environnementaux tels que la déforestation , qui accroît encore d'autres vulnérabilités environnementales et sociales. Les arbres qui poussent le plus lentement, les feuillus, produisent le charbon de bois de la meilleure qualité, ce qui aggrave l'impact. ^{[ 1 ]} Le bois ou le charbon de bois est le principal combustible de cuisson en Haïti, et cette dépendance a contribué au fait que seulement 2 % des forêts haïtiennes restent. ^{[ 4 ]} Dans des endroits comme Haïti , la disponibilité limitée du bois signifie que la recherche de combustible de collecte consomme du temps et de l'énergie, provoque des conditions météorologiques plus difficiles, augmente la vulnérabilité, réduit la capacité, coûte de l'argent et met encore plus à rude épreuve une ressource déjà épuisée. Dans certains endroits comme au Mali, en raison des changements dans les secteurs énergétique et économique, on assiste à un passage prononcé du bois de chauffage au charbon de bois, ce qui suscite des inquiétudes pour les ressources locales ^{[ 5 ]}

Il existe des alternatives à la production de charbon de bois ; il peut être produit à partir de n'importe quel déchet agricole approprié. Plusieurs cultures différentes peuvent être utilisées, la disponibilité locale dictant ce qui est utilisé. En Haïti, on utilise de la canne à sucre séchée ou de la bagasse, car c'est un sous-produit facilement disponible de la production de sucre. Les briquettes de charbon de bois sont produites en peignant la biomasse carbonisée avec un liant également adapté à la région, en Haïti, on utilise de la farine de manioc. Le mélange est ensuite transformé en briquettes à l'aide d'une sorte de presse et laissé à sécher.

Les poêles-fusées StoveTec conçus au Centre de recherche Aprovecho sont optimisés pour fournir des solutions à faible coût, à faibles émissions et à faible consommation de carburant. Ils augmentent le transfert de chaleur et l'efficacité de la combustion pour une cuisson plus propre et plus efficace. ^{[ 6 ]} Le poêle peut brûler du bois, du charbon de bois ou d'autres biomasses. Les poêles-fusées actuellement utilisés en Haïti réduisent la quantité de charbon de bois nécessaire à la cuisson jusqu'à 70 %. ^{[ 7 ]}

Nos objectifs sont de développer un type de machine à briquettes efficace et productive fabriquée à partir de matériaux disponibles localement ; de tester différents déchets agricoles ; de tester les performances de la machine en termes de taux de compactage, d'évaluer la fermeté des briquettes et de calculer leur valeur calorifique. ^{[ 8 ]}

Critères

Les critères nous aideront à mieux évaluer le résultat et les priorités de notre projet.

Revue de littérature

Il s’agit d’une revue de la littérature disponible concernant le projet de poêle à charbon de biomasse Rocket.

Théorie de la conception des poêles

Les principaux objectifs techniques de la conception d'un poêle sont les suivants : 

1. Maximiser l'efficacité du processus de combustion du carburant
2. Transférez la chaleur de la source aux aliments au rythme requis aussi efficacement que possible. ^{[ 9 ]} 

Introduction aux poêles à charbon

• Bien que les poêles à charbon traditionnels soient généralement plus efficaces que les poêles à bois traditionnels, 60 à 80 % de l'énergie est perdue lors du processus de conversion du bois en charbon. En raison des coûts de transport, de manutention et de stockage inférieurs par unité d'énergie, le charbon de bois présente de nombreux avantages économiques par rapport au bois. Il brûle plus proprement, produit moins de fumée et exige moins de soins pour maintenir une production de chaleur constante. ^{[ 9 ]}
• Les directives de conception pour les poêles à charbon diffèrent de celles pour les poêles à bois en raison de :
  • le carburant contient plus d'énergie par unité de volume et peut être emballé de manière compacte
  • la majeure partie du transfert de chaleur provient du lit de charbon de bois plutôt que des flammes en mouvement
  • le combustible n'a besoin d'être entretenu que toutes les demi-heures, ou plus longtemps, plutôt que toutes les 3 à 10 minutes avec les poêles à bois
  • il n'y a généralement pas ou peu de fumée provenant d'un feu de charbon de bois, les cheminées ne sont donc pas nécessaires ^{[ 9 ]}
• Les poêles à charbon sont légers, portables, ont un feu par casserole et n'ont pas de cheminée. Les améliorations de conception visant à accroître les performances de cuisson se concentrent sur les modifications apportées au corps du poêle entourant le foyer. ^{[ 9 ]}

Composants de conception de base ^{[ 9 ]}

• Entrée d'air primaire
• Grille
• Chambre de combustion
• Siège de pot
• Boucliers de casseroles
• Corps de poêle 

Essai de poêle ^{[ 9 ]}

• Les tests visant à révéler des informations quantitatives et qualitatives concernant les performances du poêle et/ou du combustible porteront sur les éléments suivants :
  • La quantité de combustible nécessaire pour cuire une quantité donnée de nourriture
  • L'efficacité thermique (ou pourcentage de chaleur utilisée - PHU) pour différents taux d'ébullition de l'eau
  • La plage de puissance de sortie (également exprimée sous le nom de « taux de réduction »)
  • La facilité d'utilisation
  • Niveau de pollution
  • Exigences en matière de maintenance
  • Ces caractéristiques seront testées à travers plusieurs tests d'ébullition et de cuisson de l'eau

Déchets agricoles

Mesurés en termes de poids, de contenu énergétique ou de valeur nutritive, les déchets/résidus agricoles sont un élément essentiel du système agricole rural. Ils constituent une ressource majeure, même si les modes de production et d'utilisation diffèrent considérablement selon les pays et les systèmes agricoles. ^{[ 10 ]} Déchets agricoles pouvant servir à fabriquer du charbon de bois :

• Bagasse de canne à sucre
• Épi de maïs
• Sciure
• Coque de café
• Coquille de noix de coco
• Bambou
• Coque d'arachide
• Balle de riz

Accès et disponibilité

• La disponibilité des déchets agricoles dépend de la production ainsi que de facteurs sociaux et économiques
• L'accès est influencé par la propriété foncière et le statut
• La saisonnalité de l'offre est un facteur important ^{[ 11 ]}
• Il faut envisager certaines installations de stockage afin de permettre un fonctionnement/approvisionnement tout au long de l'année ^{[ 10 ]}

Préoccupations environnementales

• Les deux principales préoccupations liées à la production de charbon de bois sont la déforestation et la culture intensive de monocultures ainsi que les problèmes environnementaux liés à la carbonisation (c'est-à-dire la fumée, la chaleur et les sous-produits) ^{[ 8 ]}

Briquetterie de charbon de bois

Quatre étapes principales : ^{[ 11 ]}

1. Préparation de fines de charbon de bois
2. Mélange de fines de charbon de bois avec un liant
3. Briquetage du mélange
4. Séchage des briquettes

Classeurs

• Les liants sont nécessaires lorsque la pression produite par l'équipement de compactage est trop faible pour permettre l'auto-adhérence ou lorsque des matériaux non auto-adhérents tels que la paille, le riz, la balle et le charbon de bois sont compactés. Les liants couramment utilisés comprennent les amidons de maïs, de blé, de manioc, de mélasse de canne à sucre, les goudrons, la poix, les résines, les colles, les fibres, les déchets de poisson et certaines plantes comme les algues ^{[ 11 ]}
• L'ajout d'un agent de liaison a pour effet d'améliorer la cohésion et de réduire les besoins en pression. Les liants maintiennent les composants par adhésion mécanique et chimique, et se produit lorsque les molécules de liant adhèrent à des points spécifiques de la structure moléculaire de l'adhérent ^{[ 8 ]}
• Le manioc, une racine tropicale souvent utilisée comme liant, est assez robuste et peut être cultivé dans des sols peu fertiles. Il possède également des propriétés uniques telles que sa viscosité élevée et sa résistance au gel ^{[ 8 ]}

Données

Données utiles à collecter

• Taux de compactage
• Fermeté des briquettes
• Chaleur utilisée ^{[ 8 ]}
• Durée de combustion

Chronologie

Tout au long du semestre de printemps 2010, les membres du groupe ont effectué des recherches, conçu, testé et rédigé des rapports sur ce projet. Vous trouverez ci-dessous les tâches terminées avec les dates représentatives de leur achèvement. Les conditions météorologiques se sont révélées difficiles à certains moments, ce qui explique la densité du travail à certaines dates.

• Semaine du 7 mars - Réception de la commande de biodéchets de canne à sucre, achat de liant, construction d'une chambre de combustion à partir d'un fût de 55 gallons.
• Semaine du 7 mars - Récolte d'herbe de la pampa, une espèce envahissante locale, dans la communauté.
• Week-end du 13 mars - Premières fabrications de charbon de bois.
• 25 mars - Conception et fabrication d'une presse à charbon avec de la ferraille et un peu de soudure.
• Du 15 au 31 mars - Nouvelles séries de production de charbon de bois avec divers matériaux, liants et techniques de pressage.
• Début avril - Analyse comparative des données des précédentes productions de charbon de bois pour déterminer la meilleure technique/les meilleurs matériaux.
• Fin avril – Résultats du projet discutés et informations fournies via Appropedia.

Budget

Conception de presse à briquettes

Le processus

Préparation (variable)

Étapes

1

Découpez des trous au fond du tambour pour permettre la circulation de l'air lors de la combustion.

2

Remplissez les trous avec de la biomasse.

3

Avec le tambour en position verticale, remplissez-le avec environ 75 % de biomasse.

4

Si vous utilisez différentes cultures ou parties de cultures, superposez-les. Placez un gros bâton au milieu pour faciliter la circulation de l'air.

5

Placez le tambour sur 3 rochers pour que l'air circule par le bas et que la lumière vienne du bas.

6

Laissez brûler pendant 5 à 10 minutes jusqu'à ce que la fumée se dissipe ou change de couleur.

7

Toujours une fumée opaque...

8

Devenir clair...

9

Couvrez avec le couvercle et retirez les pierres du fond tout en soutenant le tambour avec le gros bâton. Scellez le fond avec du sable ou de la terre.

10

Attendez au moins deux heures.

11

Écraser du charbon de bois. Il existe plusieurs façons de le faire, nous le mettons dans un sac en plastique et marchons dessus.

12

Attendez au moins deux heures.

Fabrication de briquettes

1

Tamisez le charbon de bois concassé pour séparer les morceaux plus gros et/ou non carbonisés.

2

Mélanger le liant. Nous avons utilisé de la farine de blé mélangée à de l'eau. Le liant doit avoir une consistance épaisse et collante, semblable à celle d'une bouillie.

3

Combinez le liant et le charbon de bois. Moins il y a de liant, plus c'est idéal. Un rapport de 10 à 90 % serait idéal et 50 à 50 % serait trop.

4

Fabriquer des briquettes à l'aide de la presse.

Résultats

Processus de briquette

Essais de poêles

Test

Utilisation prévue

Ce procédé et cette presse sont destinés aux petites familles et/ou aux communautés. Il existe des presses et des broyeurs qui ont été conçus pour des cadences de production plus élevées et des utilisations industrielles. Pour un meilleur entretien de la presse, il est idéal de la nettoyer à la fin de chaque séance. Il peut y avoir une entité principale qui produit le charbon de bois et une autre qui produit également des briquettes. Les briquettes peuvent être destinées à un usage personnel ou destinées à être vendues. Étant donné que les connaissances locales et les procédés de production du charbon de bois ainsi que l'apparence (moins la forme) sont peu modifiés, les briquettes ont de meilleures chances d'être adoptées à la place du charbon de bois ordinaire.

Conclusion

Nos tests ont produit environ 12 briquettes par baril de biomasse.

Il faut environ 3 heures pour fabriquer le charbon de bois lui-même et environ 1 heure pour fabriquer les 12 briquettes, y compris la préparation et le tamisage. L'ensemble du processus dure environ 5 à 6 heures, y compris la préparation et le nettoyage.

Le nombre de briquettes qui pourraient être fabriquées en une journée avec un seul baril est d'environ 24 à 30

Nos tests ont permis d'obtenir en moyenne 6 briquettes par repas. Avec 3 repas par jour, cela représente environ 18 briquettes pour une journée de consommation de combustible.

Ces résultats varient en fonction de la biomasse utilisée et de l’efficacité du processus de carbonisation.

Tout au long du projet, nous avons rencontré de nombreuses contraintes, notamment le temps, la culture locale et, surtout, le climat. La collecte de biomasse à brûler était assez simple, mais le processus de séchage était rendu beaucoup plus difficile par la présence constante de pluie et d'une forte humidité locale. La pluie a non seulement rendu le séchage difficile, mais aussi la combustion et le séchage des briquettes. Les résultats de notre production de charbon de bois dans la majorité de nos essais ont été soit inefficaces, soit infructueux en raison de la biomasse humide. La culture locale du comté de Humboldt est attachée à une pensée écologique, mais le manque de connaissances et l'utilisation irrégulière du charbon de bois ont rendu la collecte d'informations beaucoup plus difficile. Sans ressources locales, nous avons été obligés de nous fier aux informations relatives aux approches de fabrication de charbon de bois des différentes cultures, et non aux nôtres. Comme il n'y a pas de demande locale pour ce projet, l'utilisation de matériaux et de méthodes locaux peut désormais servir de modèle aux cultures soumises à des contraintes similaires pour élargir la sphère de connaissances entourant le processus. Notre analyse des données recueillies nous amène à penser que la production de briquettes par une seule famille pour un usage personnel ne serait probablement pas efficace, en raison de la quantité de matériaux et de main-d'œuvre nécessaires pour le résultat. Il faudrait environ dix barils de pétrole de 200 litres de biomasse non brûlée pour produire des briquettes pour une petite famille qui cuisinerait pendant une semaine (voir les calculs ci-dessus). Si le travail était plutôt effectué par un groupe de travailleurs ayant accès à de nombreux barils de pétrole et à de grandes quantités de biomasse, le temps consacré à la production pourrait être beaucoup plus efficace. Les travailleurs pourraient alors se concentrer uniquement sur la tâche, et la distribution au sein de la communauté pourrait être ciblée pour rendre l'ensemble du processus aussi efficace que possible, tant sur le plan social qu'économique. L'ensemble du processus était très instructif et amusant, avec des aspects difficiles qui devaient être surmontés ou contournés. La conception et la construction de la presse à charbon de bois étaient un aspect particulièrement amusant, ainsi que la combustion du produit que nous avons passé tant de temps à créer ! Il s'agissait d'un excellent projet qui examine un problème de grande importance dans le monde entier, avec de nombreux domaines qui pourraient être touchés dans un avenir proche.

Références

Livres

• Barnard, Geoffrey et Lars Kristoferson. Résidus agricoles comme combustible dans le tiers monde. Rapport technique n° 4. Londres : IIED, 1985.
• Barnes, Douglas F. 1994. Qu’est-ce qui incite les gens à cuisiner avec des poêles à biomasse améliorés ?

une étude comparative internationale des programmes de foyers. Washington DC : Banque mondiale.

• Foley, Gerald. 1986 Fabrication de charbon de bois dans les pays en développement.

Londres : Earthscan, Institut international pour l'environnement et le développement.

• Kristoferson, LA et V. Bokalders. Technologies des énergies renouvelables. Oxford : Pergamon, 1986.
• Stewart, Bill. Poêles améliorés à bois, à déchets et à charbon de bois. Londres : IT Publications, 1987.

Londres : Publications de technologie intermédiaire.

Journaux

• Antal, Michael J., Eric Croiset, Xiangfeng Dai. Charbon de bois à haut rendement issu de la biomasse.

Energy Fuels 10(3). 652-658 Progrès dans la production de charbon de bois de biomasse à haute efficacité, notamment la diminution des temps de réaction et une production plus rapide.

• Bhattacharya, SC, DO Albina, Aung Myint Khaing.
• Effets de paramètres sélectionnés sur les performances et les émissions des cuisinières à biomasse. Biomass and Bioenergy 23(5). 387-395 La teneur en humidité, la taille du combustible, la taille du récipient et la méthode d'allumage sont toutes comparées à l'utilisation de trois types de cuisinières différents pour déterminer l'efficacité.
• Martin, Jorelyn, Razel Mae Pineda, Johnyver Manaay, Sugar Ray Handa et Arnulfo Ocreto. « Conception et développement d'une machine à briquettes de charbon de bois. » USM R&D 16 n° 2 (2008) : 85-90.

Sources Web

• http://www.bioenergylists.org/
• Poêle fusée CCAT
• http://www.biomasscenter.org/

Données de la page

Une partie de	Engr305 Technologie appropriée
Mots clés	poêle à fusée , biomasse , charbon de bois , cuisinières , biocarburant
ODD	ODD07 Énergie propre et d'un coût abordable
Auteurs	Hoon Peerless , Mitch Girard , Lonny Grafman
Licence	CC-BY-SA-3.0
Organisations	École Polytechnique de Californie à Humboldt
Langue	Anglais (en)
Traductions	Polonais , Néerlandais , Turc , Thaïlandais , Allemand , Indonésien , Espagnol
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Impact	3 037 pages vues ( plus )
Créé	8 février 2010 par Mitch Girard
Dernière modification	18 juin 2024 par Felipe Schenone
Citer comme	Hoon Peerless , Mitch Girard , Lonny Grafman (2010–2024). « Rocket stove biomass coal » . Appropedia . Consulté le 17 février 2025 .
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