Un prix de 650 000 $ de l'USDA à NIU pourrait conduire au premier pipeline de biomasse au monde

DeKalb, IL - Mahdi Vaezi de NIU étudie la faisabilité de la construction d'un pipeline de biomasse innovant et unique en son genre.

Professeur de technologie d'ingénierie Mahdi Vaezi

Le projet de recherche, soutenu par un prix de 650 000 $ sur quatre ans à NIU du Département américain de l'agriculture, pourrait jeter les bases du premier pipeline de biomasse au monde dans l'État du Maine, a déclaré Vaezi, professeur de technologie d'ingénierie.

En termes simples, la biomasse est une matière organique renouvelable provenant de plantes et d'animaux. Il a été utilisé pour cuisiner et rester au chaud depuis l'aube de l'humanité - pensez à un poêle à bois ou à une cheminée, par exemple.

La biomasse continue d'être un combustible important dans de nombreux pays, en particulier pour la cuisson et le chauffage dans les pays en développement, selon l'Energy Information Administration des États-Unis. L'utilisation de combustibles issus de la biomasse pour le transport et la production d'électricité augmente dans de nombreux pays développés comme moyen d'éviter les émissions de dioxyde de carbone provenant de l'utilisation de combustibles fossiles.

Les matières premières de la biomasse d'aujourd'hui peuvent inclure des cultures énergétiques dédiées, des résidus de cultures agricoles, des résidus forestiers, des algues, des résidus de transformation du bois et les composants organiques des déchets municipaux et industriels. Les avantages de l'utilisation de l'énergie de la biomasse comprennent la réduction de la dépendance au pétrole étranger, le soutien des industries agricoles et forestières américaines et la possibilité de réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre.

"Une grande partie du monde dépend des combustibles fossiles, et tout le monde cherche des options de remplacement", a déclaré Vaezi. "Pourtant, nous avons de vastes sources de biomasse qui sont gaspillées ou sous-utilisées."

Vaezi a d'abord étudié la faisabilité d'un pipeline de biomasse pour sa thèse il y a près de dix ans à l'Université de l'Alberta au Canada. Pour le nouveau projet, il aura beaucoup plus de ressources à sa disposition.

La subvention de l'USDA sera utilisée en partie pour acheter environ 100 000 $ d'instruments et d'équipements pour un nouveau laboratoire de technologies de solutions avancées et d'écosystèmes de déchets (WASTE Lab) à Still Gym, où un prototype de pipeline en circuit fermé de 30 pieds sera assemblé dans les prochains mois. Le Département de technologie d'ingénierie de NIU, le Collège d'ingénierie et de technologie d'ingénierie et la Division des partenariats de recherche et d'innovation (RIPS) soutiennent également le développement du laboratoire.

RIPS a également aidé Vaezi à trouver des partenaires industriels et scientifiques pour le projet. Les collaborateurs de la subvention sont le Dr Parisa Mirbod (le Mirbod Lab) de l'Université de l'Illinois à Chicago (UIC) et Biofine Developments Northeast Inc., un utilisateur de biomasse et une bioraffinerie. Mirbod et son groupe à l'UIC étudieront les phénomènes à l'origine de la formation d'un écoulement piston et de l'effet de réduction de la traînée dans l'écoulement des boues de particules de biomasse fibreuse dans les tuyaux et les pompes à l'aide de techniques de visualisation d'écoulement telles que la vélocimétrie par images de particules (PIV).

"Il s'agit d'un excellent exemple d'une collaboration de recherche qui relie un expert du corps professoral à des innovateurs, des entrepreneurs, des industriels et des étudiants", a déclaré Gerald Blazey, vice-président de RIPS. "Nous sommes heureux d'aider à soutenir cette recherche importante."

Vaezi a l'intention d'embaucher un Ph.D. étudiant, trois étudiants à la maîtrise et plusieurs étudiants de premier cycle pour travailler sur des composants de laboratoire, et les équipes de conception senior s'attaqueront également aux aspects du projet.

"Outre les applications de recherche, ce projet a des applications pédagogiques dans des domaines tels que la mécanique des fluides, les systèmes de pompage et de tuyauterie, la gestion de l'énergie et l'instrumentation des flux", a déclaré Vaezi.

En consultation avec le Construction Management Institute of Maine, le projet comprendra une étude de cas de la techno-économie des pipelines de biomasse à grande échelle et à longue distance, pour un pipeline de copeaux de bois potentiel de 10 milles de long pour alimenter un port commercial à Eastport, Maine. Les copeaux de bois seraient acheminés par pipeline dans une bouillie (un mélange avec de l'eau) jusqu'au port et expédiés en Europe.

"Le Maine a un port massif utilisé en partie pour envoyer des copeaux de bois en Europe, mais ils ne peuvent pas acheminer suffisamment de matériel vers le port en raison de problèmes de transport", a déclaré Vaezi. "Un pipeline pourrait éliminer le besoin de milliers de chargements de camions de copeaux de bois par an."

Dans le passé, le coût élevé du transport des matières premières de la biomasse, le plus souvent par camion, a été un obstacle majeur à l'augmentation de l'échelle des installations énergétiques basées sur la biomasse. L'étude en cours comprendra des analyses technologiques et économiques pour comparer l'hydrotransport par pipeline de la biomasse avec le transport par camion, train et bateau sur de courtes, moyennes et longues distances.

"Le pipeline est considéré comme un processus à émissions quasi nulles, qui élimine les problèmes environnementaux et sociaux associés au transport terrestre", a déclaré Vaezi.

Un avantage supplémentaire d'un système de pipeline est que la boue de biomasse peut être chauffée pour détruire les contaminants ou les infestations susceptibles de faire l'objet de réglementations sur le transport de la biomasse, a déclaré Vaezi. Une fois livrée, la biomasse pourrait être tamisée pour recycler l'eau et déplacée vers un espace ouvert, où elle pourrait être séchée à l'air naturellement ou mécaniquement à peu de frais.

En plus des copeaux de bois, l'équipe du NIU étudiera la faisabilité économique et mécanique du pompage des mélanges d'eau de sciure de bois et de paille de blé via un pipeline.

"Les matières premières de la biomasse assurent la sécurité énergétique", a déclaré Vaezi. "C'est le seul type d'énergie renouvelable qui peut être directement converti en biocarburant.

« Nous prévoyons que ce nouveau travail présentera le pipeline comme un mode de livraison techniquement réalisable et économiquement viable pour transporter les matières premières de la biomasse à grande échelle et sur de longues distances à des coûts sensiblement inférieurs à ceux d'autres modes de livraison, tels que le camion, le train et le bateau », a-t-il ajouté. "Cela rendra les installations énergétiques basées sur la biomasse compétitives à l'échelle et sur le plan économique par rapport aux centrales à combustibles fossiles."

Contact média : Tom Parisi

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