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Broyer et sécher la biomasse sans apport de chaleur externe

L’ingénieur forestier Jean-François Côté ne manque pas d’enthousiasme quand il évoque les projets associés à la conversion de Chauffage Saint-Malo (CSM) à la biomasse. Avec son collègue des Consultants forestiers DGR, André Proulx, et l’ingénieur thermicien Simo Lakhmiri, ils ont acheté l’entreprise de Québec au printemps 2012. Et ils ont l’intention d’en faire une vitrine pour les technologies vertes.

Chauffage Saint-Malo changera sous peu de dénomination sociale pour devenir Bio-Énergie et Solutions thermiques (BEST). L’entreprise vient d’embaucher l’ingénieur forestier Christian André comme directeur général. Fin juillet 2012, le Bureau de l’efficacité et de l’innovation énergétiques (BEIE) confirmait qu’il accordait une subvention d’un million de dollars à CSM par l’entremise du programme de démonstration des technologies vertes Technoclimat.

Technologie révolutionnaire
Rencontré à la fin juillet à Québec, M. Côté était assis au milieu d’un amoncellement important de papiers, plans, revues, ouvrages et documents divers associés à la production énergétique à partir de la biomasse. Et des sacs à fermoir pour nous montrer les différents échantillons de matière brute et transformée découlant de la technologie KDS Micronex.

La chaufferie produit de la vapeur qui est acheminée par un important réseau souterrain de tuyauterie aux clients du parc industriel Saint-Malo. Après avoir brûlé toutes les formes de combustibles possible, les chaudières seront désormais alimentées par des résidus de type CRD (construction, rénovation, démolition) ou encore par de la biomasse fournie par les émondeurs ou l’industrie forestière (sciures, planures).

Des sociétés de gestion de matières résiduelles comme Matrec et Veolia ont des contrats avec les écocentres de la Ville de Québec pour y récupérer les débris à valoriser. « Elles s’occupent de les trier en divers types de qualité, d’en extraire le métal et de les déchiqueter selon la granulométrie que nous demandons », explique M. Côté. Il s’attend à ce qu’on lui livre deux camions par jour (35 tonnes à la fois) de matières résiduelles.

Cette matière humide est acheminée par un convoyeur qui alimente le broyeur KDS Micronex. Celui-ci conditionne la biomasse pour la réduire en poudre tout en la séchant sans apport de chaleur. « En broyant la matière, l’eau n’est pas évaporée, parce que la chaleur ne monte qu’à 50 ° C, mais cela chasse l’humidité du bois en créant un petit brouillard. Le KDS est conçu pour enlever l’humidité de n’importe quelle matière organique; ça peut être du fumier, du bois, des boues de papetières », dit-il.

Pour produire la poudre de bois qui alimente la chaudière à vapeur et l’acheminer à un coût raisonnable à sa clientèle, le procédé permet de réduire la teneur en humidité de 15 à 20 %, et celle pour les résidus à 10 % pour la poudre.

La poudre de bois excédentaire sera transformée en granules ou en briquettes, pour alimenter de petites chaudières, comme celles présentes dans les écoles. La biomasse de moins bonne qualité, comme celle des résidus contenant des adhésifs ou de la peinture, sera conditionnée séparément et envoyée à la chaudière à vapeur. Seules les chaudières d’une grande capacité peuvent brûler efficacement ces résidus sans impact environnemental. Les petites chaudières à granules n’atteignent pas une température adéquate, explique le président de l’entreprise.

Système hybride
Un autre élément sera mis en vitrine dans cette expérience : le brûleur hybride fabriqué par Körting. « Les exploitants de chaudière veulent bien utiliser de la poudre de bois, mais personne n’en produit ici. Nous allons le faire, et nous allons montrer la flexibilité du système hybride. »

Des brûleurs à poudre sont utilisés depuis 30 ans en Europe, ajoute-t-il. « Ça ne sert à rien de continuer à brûler de la biomasse humide de manière inefficace avec de grosses chaudières, comme on le fait encore trop souvent ici, quand une meilleure solution existe, plus efficace, moins coûteuse et sans dommage pour l’environnement. » Les systèmes de production énergétique qui fonctionnent avec des résidus humides comportent de nombreux désavantages, dit-il. « Ceux qui utilisent des copeaux verts sont pris avec des tas gelés dans la cour. Ça prend de la machinerie pour manutentionner tout ça. Notre produit est aussi fluide que le mazout. Que ce soit de la poudre ou des granules, tu entreposes ça dans un silo à côté de l’usine, quand tu en as besoin, tu ouvres la valve, ça vient. »

Il y a une grande variété de clients potentiels dans l’industrie de la transformation, ajoute-t-il. « Beaucoup d’usines ont besoin d’énergie pour alimenter leur chaîne de production. On peut leur offrir une solution énergétique moins coûteuse. » Pour l’instant, le prix du gaz naturel est très bas, mais ça ne sera pas toujours le cas, dit-il. Et le gaz n’est pas disponible partout au Québec.

L’ingénieur forestier estime même que l’utilisation du KDS pour la production énergétique permettrait de résoudre bien des problèmes dans l’industrie forestière. À l’heure actuelle, des producteurs en forêt privée ne peuvent vendre leur bois issu des travaux d’aménagement aux scieries, car les scieries sont prises avec d’importants surplus de copeaux. « Au Bas-Saint-Laurent, il y a des coupes d’éclaircie commerciale à faire dans les plantations, et ça produit du petit bois. Mais si tu peux déchiqueter ça en copeaux, mets-les dans le KDS et tu produis une poudre de bois qui coûte la moitié du prix du mazout », explique M. Côté.

Développement des affaires
La troisième technologie mise de l’avant par Saint-Malo sera le brûleur à granules. Il peut être utilisé par de grosses chaudières, mais aussi pour de plus petites installations thermiques comme on en trouve dans les écoles. On produira des granules sur place chez CSM.

Pour l’instant, les écocentres ont des résidus en bonne quantité et les fournisseurs ne prévoient pas avoir de gros problèmes à livrer de 10 000 à 15 000 tonnes par année. « Juste autour de Québec, il y a assez de CRD pour alimenter notre chaudière. Si on vient à en manquer, on téléphone à une scierie des environs et ils pourront nous livrer des résidus. Ça coûtera un peu plus cher. » À partir de 2014, rappelle-t-il, les usines ne pourront plus enfouir leurs résidus (sciures, planures, rabotures). 

En plus de réduire les émissions de GES en produisant de l’énergie à moindre coût, la biomasse comporte un autre immense avantage : les retombées économiques issues de la combustion du matériau disponible dans la région. « En Nouvelle-Angleterre, ils ont estimé que pour chaque 100 $ que tu dépenses en mazout lourd, il y en a 80 $ qui sortent de l’économie. Si tu utilises de la biomasse pour produire des granules, tu crées des retombées locales à toutes les étapes de la production. »

Brûler la poudre de bois exige un appareillage plus simple. « Ça devient une solution plus écologique et économique que de brûler des copeaux verts, insiste Jean-François Côté. C’est le défi qu’on se lance. On est un peu malades, j’ai 50 ans, mes deux partenaires en ont 60. Ce projet nous emballe, c’est un créneau d’avenir. Au lieu de s’asseoir jusqu’à la fin de nos carrières, on fonce. »   

Une technologie québécoise
La technologie KDS (pour « kinetic disintegration system ») avait été conçue par des ingénieurs d’Hydro-Québec qui voulait aider les usines papetières à sécher les boues résiduelles. Le brevet a été racheté par la société First American Scientific Corporation (FASC), une société de Las Vegas. Le KDS Micronex est fabriqué à Abbotsford (Colombie-Britannique).

Entre 35 et 50 appareils sont utilisés partout dans le monde pour conditionner la biomasse. « C’est dur d’avoir le vrai chiffre, mais le plus dur, c’est de la voir en service, c’est pratiquement impossible. », raconte Jean-François Côté. Le partenaire Simo Lakhmiri dirige la firme Lakson International, qui est l’agent de commercialisation du KDS Micronex pour le nord-est du continent. La société CTI-Greenpower utilise le KDS pour conditionner les résidus du centre de tri au Massachusetts. « Mais ils ont demandé à Simo d’arrêter d’amener des clients potentiels visiter leurs installations. »
CSM fera fabriquer son KDS à Abbotsford, mais elle entend aider à la commercialisation du système en le faisant fabriquer au Québec. Une entente a déjà été conclue avec un équipementier établi au Québec, mais elle reste encore confidentielle.

Autres usages possibles
Le réseau de vapeur de Chauffage Saint-Malo peut être prolongé pour alimenter d’autres clients à Québec, explique Jean-François Côté, notamment les deux hôpitaux du quartier Saint-Sacrement en haute-ville. La poudre de bois peut aussi servir à produire de la vapeur et alimenter des turbines qui à leur tour produisent de l’électricité, comme on le fait avec les centrales de cogénération.

On peut même utiliser le KDS pour conditionner le verre et en extraire la silice, par exemple. Produire plus de poudre de bois peut aussi servir à mener des essais de matériaux composites avec le ciment ou le plastique. Les possibilités en matière de développement de produit sont considérables, ajoute M. Côté avec enthousiasme.

FPInnovations et d’autres laboratoires ont montré un vif intérêt à mener des essais de broyage avec le système KDS.

L’usine sera conçue en fonction de ce besoin, avec un convoyeur distinct. Le KDS sera loué par les chercheurs pour y réaliser leurs tests de conditionnement. « La poudre de bois peut servir à développer de nouvelles filières de chimie verte, insiste-t-il. Les chercheurs peuvent en tirer tous les produits extractibles, et nous retourner le reste pour qu’on le brûle. »

Il existe des usines de production granules au Saguenay-Lac-Saint-Jean et au Bas-Saint-Laurent, mais il n’y en a aucune dans la région de Québec. « Sur le coût de transport, on bat la concurrence, explique M. Côté. Pour la technologie, on est les moins chers, car on n’a pas les coûts de séchage que les autres ont. Notre approvisionnement, c’est aussi moins cher que les autres. Si on fait le total de tout ça, c’est sûr qu’on sera moins cher que la concurrence. »