Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Geneviève Beauvais Marie-Josée Brisson Niki Élias Valérie Léveillé Sébastien Maurice Dominic Pion Gaby Poirier Luc Pomerleau

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Plan de l ’exposé Étude de marché de l’éthanol Objectifs du projet Technologie Simulation Dimensionnement et coût des équipements Sécurité des procédés et Layout des équipements Études d ’impacts Analyses économiques Étude comparative et recommandations

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Objectifs du projet Comparer deux procédés de production d’éthanol Un procédé à base de maïs Un procédé à base d ’éthylène Intérêt principal: Comparer les rentabilités de production

Étude de consommation de l ’éthanol Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Étude de consommation de l ’éthanol Sources de croissance 1-1.5% dans la consommation industrielle Influence du « Clean Air Act » Croissance de la consommation dans l ’hémisphère sud Influence des prix augmentents du pétrole Carburant Amérique du Nord: max 10% volumique Amérique du sud: source principale Solvant peintures, encres, cosmétiques, détergents et produits pharmaceutiques Réactif éthylamines, l’acétate d’éthyle et le vinaigre distillé

Technologie A : Procédé à base de maïs Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Technologie A : Procédé à base de maïs Membrane de pervaporation pour produire l ’éthanol à 99.5% Colonne à distiller Fermentation Séchage des DDGS Décanteurs centrifuges Préparation du mash Cuisson du mash (Jet-cooker) Saccharification

Simulation : Procédé à base de maïs Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Simulation : Procédé à base de maïs Bilan global du procédé Bilan énergétique global Bilan aux membranes

1 207 021 litres/jour d’éthanol à 99,5% w/w. Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Production quotidienne 1 207 021 litres/jour d’éthanol à 99,5% w/w. 1334 TM/jour DDGS Pour une production de 300 millions L/an Requiert 912 000 TM/an de maïs soit 10% de la production canadienne

Réacteur d’hydrolyse Technologie B : Procédé à base d’éthylène Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Technologie B : Procédé à base d’éthylène Services U.T.E., Déminéraliseur, Tour de refroidissement Réacteur d’hydrolyse C2H4 + H2O + H2SO4 = C2H5OH + (C2H6)2O + H2SO4 Colonne de strippage Récupération de l ’acide sulfurique Colonne de lavage Enlever les vapeurs d ’acide Colonne à distiller Séparation de l ’oxyde de diethyl de l ’éthanol Membrane de pervaporation Concentration de l ’éthanol à 99.5% massique

Simulation : Procédé à base d’éthylène Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Simulation : Procédé à base d’éthylène Bilan global du procédé Bilan des colonnes d ’extraction

1 009 053 litres/jour d ’éthanol à 99,5% vol. Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Production quotidienne 1 009 053 litres/jour d ’éthanol à 99,5% vol. 370 000 litres/jour d ’oxyde de diéthyle Pour une production de 300 millions L/an Requiert 570 millions L/an d ’éthylène soit 7% de la production canadienne

Dimensionnement et coûts : Procédé à base de maïs Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Dimensionnement et coûts : Procédé à base de maïs

Dimensionnement et coûts : Procédé à base d’éthylène Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Dimensionnement et coûts : Procédé à base d’éthylène

Spécimen HAZOP: Fiches de sécurité MSDS Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Spécimen Par exemple pour l ’éthanol HAZOP: Fiches de sécurité MSDS

Layout : Procédé à base de maïs Réservoirs d ’éthanol Parc de stockage Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Layout : Procédé à base de maïs Réservoirs d ’éthanol Parc de stockage Silos Usine Partie humide Partie sèche

Sécurité et Layout : Procédé à base d’éthylène Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Sécurité et Layout : Procédé à base d’éthylène Parc de réservoirs Traitement des eaux Usine Salle des pompes

AIR EAU BARRIE (ONTARIO) Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Choix du site et étude d ’impact: Procédé à base de maïs AIR Rejet émis dans l ’air par l ’usine CO2 (non réglementé) Matières particulaires EAU Eau de procédé Fonctionne en circuit fermé Attraits majeurs du site la proximité des producteurs de maïs les moyens de transports disponibles (ferroviaires et routiers) les considérables ressources en eaux douces disponible par le biais du Lac Simcoe les infrastructures industrielles et la proximité de Toronto pour la main d'œuvre spécialisée le positionnement géographique de Barrie assurant une proximité du marché américain BARRIE (ONTARIO)

AIR EAU ST-ROMUALD (QUÉBEC) Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Choix du site et étude d ’impact: Procédé à base d ’éthylène AIR AUCUN REJET DE L ’USINE DANS L ’AIR À L ’EXCEPTION DE LA VAPEUR D ’EAU EAU Eaux neutralisées provenant de l ’UTE [pH 6.5@8.5, Tmax=25°C, 10 ppm sel] RESPECTE LARGEMENT LES NORMES! Attraits majeurs du site les moyens de transports disponibles (ferroviaires, maritimes et routiers) les infrastructures industrielles et la proximité de Québec pour la main d'œuvre spécialisée ST-ROMUALD (QUÉBEC)

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Analyse économique Revenus Procédé A Éthanol (325 $CAN/m3) DDGS (270 $CAN/m3) Prix de l ’éthanol (avant taxe) Essence conventionnelle [25.2 MJ/L] 345 $CAN/m3 * 1m3/1000 L / 25.2 MJ/L = 0.01369 $CAN/MJ Éthanol [23.7 MJ/L] 0.01369 $CAN/MJ * 23.7 MJ/L *1000 L/m3 = 325 $CAN/m3 Facteurs de dépenses Matières premières Procédé A : - Maïs, H2O Procédé B : - Éthylène, H2O, H2SO4, NaOH Facteurs de dépenses Coût d ’opération Coût de fabrication + Dépenses générales Taux d ’imposition Procédé A : - 30 % (Ontario) Procédé B : - 34 % (Québec) Facteurs de dépenses Amortissement 30 % (classe 43 CCA) Emprunt À 8 % d’ intérêt sur 10ans Échelonnée sur 20 ans Conversion des dollars 0.69$US/$CAN Manuel référence pour l ’analyse économique Plant Design and Economics for Chemical Engineers Procédé B Éthanol (325 $CAN/m3) Oxyde de diéthyle [ether] (750 $CAN/m3)

Analyse économique : Procédé à base de maïs Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Analyse économique : Procédé à base de maïs Investissement: 207 600 500$CAN Prix de vente de l ’éthanol: 325$CAN/M3 Valeur présente nette: (-106 151 000) $CAN TRI 6.29% Facteurs déterminants 1er Prix éthanol 2e Coût de fabrication 3e Matières premières

Analyse économique : Procédé à base d’éthylène Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Analyse économique : Procédé à base d’éthylène Investissement: 153 750 000$CAN Prix de vente de l ’éthanol: 325$CAN/M3 Valeur présente nette: (-366 927 000) $CAN TRI < 0 Facteurs déterminants 1er Prix matière premières 2e Prix éthanol 3e Coût de fabrication

Étude comparative et recommandations Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Étude comparative et recommandations Quantité de maïs nécessaire La recherche sur les OGM pour la maïs contribuera à la pérennité de la ressource Utilisation potentiel et exportation À prix équivalent, les consommateurs préféreront un carburant propre Augmentation du prix du pétrole Augmentation direct du prix de l’éthylène Rend le prix de l ’éthanol produit à partir du maïs concurrentiel Le procédé à base de maïs est le plus avantageux !!

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Questions ??