11.1 Caractéristiques du poussier de charbon de bois
11.2 Techniques de fabrication des briquettes
11.3 Aspects économiques
11.4 Fabrication artisanale de briquettes
11.5 Utilisation du poussier non aggloméré
Le transport du charbon de bois jusqu'au point d'utilisation et les manutentions produisent du poussier, qui dans le meilleur cas peut représenter 10% du poids, et 20% dans le cas le plus défavorable. Plus le charbon est manipulé et plus les étapes dans le transport sont nombreuses, plus il y aura formation de poussier.
Le poussier a un degré de pureté bien inférieur à celui du charbon de bois en morceaux. Il contient, outres des fragments de charbon, du sable et de l'argile provenant de la terre ou adhérents à la surface du bois, et de l'écorce carbonisée. Le fin charbon pulvérulent produit à partir de l'écorce, des brindilles et des feuilles a une teneur en cendres supérieure à celle du charbon de bois normal. La plus grande partie de cette matière indésirable riche en cendres peut être séparée par criblage en rejetant les fragments les plus petits, par exemple passant à travers une maille de 2 à 4 mm. Cette fraction fine contient encore plus de 50% de charbon, selon le degré d'impureté, mais il est néanmoins difficile de lui trouver des utilisations. Ce qui est retenu par le crible est constitué en majorité de fragments de bon charbon, et après passage dans un broyeur à marteaux on peut en faire des briquettes. Le poussier ne peut être brûlé par les méthodes simples habituelles employées pour le charbon de bois, et est par conséquent plus ou moins invendable. Mais si on pouvait l'utiliser entièrement, cela équivaudrait à un accroissement de la production de charbon de bois de 10 à 20%. L'agglomération du poussier en briquettes semble être une réponse évidente. Malheureusement l'expérience a montré jusqu'à présent que, bien qu'il soit techniquement possible de convertir le poussier de charbon de bois en briquettes, l'économie de l'opération est en général défavorable, sauf lorsque le prix du charbon en morceaux est très élevé et que le poussier est disponible à un coût très bas ou nul.
La fabrication des briquettes de charbon de bois demande un liant à mélanger au poussier, et une presse pour former le mélange en boulets ou briquettes qui passent ensuite dans un four de séchage pour en éliminer l'eau, de sorte qu'ils soient assez solides pour pouvoir être utilisés dans les mêmes appareils de combustion que le charbon normal en morceaux.
Le charbon de bois est un matériau qui est totalement dépourvu de plasticité, c'est pourquoi l'addition d'un liant est indispensable pour l'agglomérer en briquettes. Le liant doit de préférence être combustible, quoiqu'un liant non combustible efficace à faible dose puisse également convenir. L'amidon a la préférence, mais il est en général coûteux. Une argile très plastique peut convenir, à condition de ne pas en mettre plus de 15% environ. Le brai et la poix provenant de la distillation de la houille ou des fours-cornues à charbon de bois ont été employés pour des briquettes à usages spéciaux, mais il faut les carboniser à nouveau avant de les brûler pour qu'elles aient une cohésion convenable. Elles sont de bonne qualité, mais coûteuses à produire.
La presse à briquettes doit être bien conçue, solidement construite, et capable d'agglomérer le mélange de charbon et de liant suffisamment pour pouvoir le manipuler lors du séchage. La production de briquettes doit justifier le prix d'achat et le coût de fonctionnement de la machine. Les presses à briquettes de charbon de bois sont généralement des machines de précision coûteuses, capables de hauts rendements. On a utilisé des presses à briques, mais il ne semble pas qu'il existe de machines réellement efficaces et peu coût eu ses pour cet usage. Le charbon de bois est très abrasif, de sorte que l'équipement utilisé pour tamiser le poussier, le broyer, le mélanger avec le liant, l'agglomérer en briquettes, etc. doit être bien conçu et résister à l'abrasion.
On a essayé de nombreux liants, mais comme nous l'avons mentionné c'est l'amidon qui est le liant efficace le plus courant. Une dose de 4 à 8% d'amidon, mélangé à de l'eau chaude pour faire un empois, est suffisante. Le poussier est tout d'abord séché et criblé. Les fragments trop petits sont rejetés, et le reste est pulvérisé dans un broyeur à marteaux, puis mélangé à L'empois d'amidon et pressé en briquettes. Celles-ci sont séchées dans un four continu à 80 C environ. L'amidon durcit en perdant son eau, et agglutine le poussier de charbon en briquettes qui peuvent être manipulées et brûlées comme du charbon ordinaire en morceaux dans les fourneaux et foyers domestiques. Les briquettes ne conviennent généralement pas pour l'usage industriel en haut-fourneau et en cubilots de fonderie, du fait que le liant se désintègre avec un chauffage modéré. Il faut dans ce cas des briquettes agglomérées avec du brai ou de la poix et ensuite carbonisées dans un four à charbon de bois pour avoir une résistance à l'écrasement suffisante. Le coût de ce procédé est trop élevé pour qu'il puisse avoir une application industrielle dans la plupart des pays.
On peut ajouter en cours de fabrication des matières destinées à aider la combustion des briquettes, telles que cires, nitrate de sodium, etc. pour avoir un produit plus acceptable. On peut également mélanger au poussier de l'argile comme liant, de la silice, etc. pour abaisser le coût des briquettes, ce qui naturellement abaisse aussi leur pouvoir calorifique et n'est qu'une forme d'adultération que le consommateur paie, quoiqu'on puisse prétendre que la combustion est améliorée. Mais des briquettes bien faites constituent un produit acceptable et commode d'emploi. L'absence pratique de poussier et l'uniformité de taille les rendent attrayantes pour le barbecue. Elles se vendent généralement sensiblement au même prix au kilogramme que le charbon de bois en morceaux sur les marchés de luxe, et ont à peu près le même pouvoir calorifique qu'un charbon de bois commercial à 10-15% d'humidité.
La fabrication de briquettes de charbon de bois est surtout prospère dans les pays développés. Un exemple en est l'industrie basée sur la carbonisation de sciures et d'écorcer que l'on trouve dans le Sud des Etats-Unis, et qui utilise des fours rotatifs à foyers multiples, pouvant produire 25 ou 50 tonnes de menu charbon par jour. Une fois aggloméré en briquettes, ce charbon est vendu dans des magasins de détail, pour le barbecue. Les gaz du four sont brûlés pour produire de la vapeur et de l'électricité. La sciure et l'écorce' qui sont des déchets, sont ainsi converties en productions utiles, courant électrique et briquettes de charbon de bois, et en même temps les problèmes de pollution atmosphérique et d'élimination des déchets se trouvent atténués,
Le prix de revient des briquettes dépend de trois facteurs principaux: le coût du poussier de charbon livré à l'usine, le prix du liant, et l'incidence des frais de premier établissement. Le poussier ayant normalement une valeur faible, on admet généralement que son coût est nul pour justifier l'investissement d'une fabrique de briquettes. Cela n'est toutefois pas exact, parce que l'approvisionnement de l'usine en poussier à partir de sources même proches coûte de l'argent. Si le poussier ne provient pas en totalité d'opérations intérieures à l'entreprise, on s'apercevra que son prix d'achat tend à monter régulièrement dès que les briquettes apparaissent sur le marché. Le liant préféré est l'amidon, qui est une substance alimentaire, et qui coûte dix fois plus cher ou davantage que le charbon de bois en morceaux au four de carbonisation; c'est pourquoi, comme il faut en ajouter 4 à 8% au poussier pour faire les briquettes, c'est un élément très important du prix de revient. Les succès des fabrications de briquettes de charbon de bois telles qu'on en trouve aux Etats-Unis et dans d'autres pays développés dépend d'une conjonction favorable de facteurs qui font généralement défaut dans les pays en développement. Ce sont:
- un marché bien établi et à prix élevés pour le charbon de barbecue;- la possibilité de produire du menu charbon pour briquettes à très bas prix, à proximité des principaux débouchés, et en quantités constantes toute l'année;
- un fort volume de ventes, suffisant pour absorber la production potentielle de l'usine;
- des disponibilités financières suffisantes pour acquérir un bon équipement, et une main-d'oeuvre compétente pour l'utiliser et l'entretenir;
- une bonne organisation de la commercialisation, de l'emballage et de la distribution, permettant au produit de pénétrer le marché à un prix rémunérateur.
En règle générale, et l'absence de fabrications de briquettes prospères dans les pays en développement semble le confirmer, il vaut mieux concentrer son attention sur une fabrication de charbon efficace à partir du bois, en s'efforçant d'obtenir un rendement de conversion maximum et de réduire la proportion de poussier en manipulant le charbon avec soin. En outre, la carbonisation dans des fours simples en briques exige peu d'éléments importés, tandis que la fabrication de briquettes nécessite des machines coûteuses, qui doivent normalement être importées. A moins de pouvoir faire fonctionner la fabrique de briquettes toute l'année au voisinage de sa capacité maxima, les charges de capital deviennent une hémorragie pour la rentabilité.
Il n'est pas douteux que le poussier de charbon de bois inutilisé constitue un gaspillage de ressources, et un gestionnaire avisé cherchera toujours à lui trouver un débouché économique. Il n'existe malheureusement pas de moyens simples et réellement satisfaisants d'en faire des briquettes à une échelle de petite industrie. On peut par des moyens primitifs presser dans un moule le poussier mélangé avec de l'empois ou de l'argile, et le laisser sécher. On fait de ces pains de charbon dans un certain nombre de pays, mais il faut pouvoir fournir aux ménages du poussier de charbon de bois à très bas prix. Ce n'est normalement pas possible du fait que c'est près des centres de production que l'on trouve du poussier de charbon de bois en quantité, et non dans les grandes villes où l'on dispose de main-d'oeuvre familiale gratuite pour faire les briquettes. Mais en dépit de ces difficultés, il faut étudier de près toutes les possibilités qui pourraient se présenter dans ce domaine, dans le souci de servir l'économie énergétique générale du pays.
Le poussier de charbon de bois, lorsqu'il est disponible en grandes quantités, peut trouver des usages industriels. Malheureusement, l'absence coutumière d'infrastructures industrielles développées dans les régions du tiers monde où l'on fait habituellement du charbon de bois exclut un tel débouché.
Le principal usage industriel du poussier de charbon de bois est son emploi comme combustible en métallurgie ou dans les industries de calcination. On peut par exemple, dans la sidérurgie à base de charbon de bois' injecter du poussier avec l'air à la base du haut-fourneau. On peut ainsi injecter environ 5% du volume total de charbon de bois utilisé. L'usine sidérurgique de Wundowie en Australie est parvenue à utiliser de cette manière la totalité de son poussier de charbon de bois. Ce poussier est excellent pour la production de minerai de fer enrichi par frittage, afin d'alimenter le haut-fourneau avec une matière première de haute qualité. C'est l'une des meilleures manières d'utiliser le poussier de charbon de bois, du fait que la quantité que l'on peut employer n'est pas limitée à un certain pourcentage du total comme c'est le cas de l'injection dans le haut-fourneau (1,22). Le frittage au poussier de charbon de bois est pratiqué en Argentine et au Brésil.
On peut brûler du poussier pulvérisé et du charbon de bois en morceaux dans un four rotatif pour produire du clinker et du ciment alumineux. De telles usines à ciment expérimentent au Kenya et en Guyane l'emploi de charbon de bois pulvérisé pour la calcination de la bauxite.
En dépit de ces possibilités, il reste que pour le producteur moyen de charbon de bois il est préférable de réduire au minimum la production de poussier grâce à de bonnes techniques de carbonisation, plutôt que d'investir de l'argent dans une production économiquement marginale de bois à partir de plantations ou de forêts naturelles, et d'utiliser ce bois pour développer une production lucrative de charbon de bois.
