VALORISATION DE LA BIOMASSE EPLUCHURES SUR LA PRODUCTION DE L'ENERGIE UTILISABLE DANS LES MENAGES, SOUS FORME DE BRIQUETTES

Revue Internationale de la Recherche Scientifique (Revue-IRS) - ISSN : 2958-8413 http://www.revue-irs.com 5480 Revue Internationale de la Recherche Scientifique (Revue-IRS) ISSN: 2958-8413 Vol. 3, No. 5, Octobre 2025 This is an open access article under the CC BY-NC-ND license. VALORISATION DE LA BIOMASSE EPLUCHURES SUR LA PRODUCTION DE L’ENERGIE UTILISABLE DANS LES MENAGES, SOUS FORME DE BRIQUETTES BOSANZA BONDEL Dieudonné1 et MAPUKU MPUYA Paul1 1. Institut Supérieur de Développement Rural de Mbeo (ISDR-MBEO), Province du Kwilu, en R.D. Congo Digital Object Identifier (DOI): https://doi.org/10.5281/zenodo.17303816 Résumé Cette étude évalue la transformation des épluchures de manioc en briquettes combustibles comme alternative durable au charbon de bois en République Démocratique du Congo. À partir de 108 kg de matière sèche, 135 kg de briquettes ont été produits avant séchage, ramenés à 65,4 kg après séchage. Une production journalière de 65,4 kg en 3 h 46 min correspond à une capacité annuelle estimée à plus de 41 tonnes avec une journée de travail de 8 heures. Les briquettes se distinguent par leur cohésion mécanique, leur pouvoir calorifique élevé et une combustion produisant peu de fumée, ce qui améliore la qualité de l’air intérieur. Sur le plan environnemental, elles contribuent à réduire la déforestation et les émissions polluantes. Sur le plan socio-économique, leur production génère des revenus et des emplois locaux. Néanmoins, des contraintes techniques, logistiques et analytiques subsistent. L’étude recommande la mécanisation partielle, la diversification des résidus utilisés et l’organisation d’une filière locale pour accroître l’adoption de cette technologie. Mots clés : briquettes, manioc, biomasse, énergie durable, économie circulaire. Abstract This study assesses the transformation of cassava peels into fuel briquettes as a sustainable alternative to charcoal in the Democratic Republic of Congo. From 108 kg of dry matter, 135 kg of briquettes were obtained before drying, reduced to 65.4 kg after drying. A daily production of 65.4 kg in 3 h 46 min represents an estimated annual capacity of over 41 tons with an 8-hour workday. The briquettes show strong mechanical cohesion, high calorific value, and low smoke emissions, thereby improving indoor air quality. Environmentally, they help reduce deforestation and air pollution. Socioeconomically, they create income and local employment opportunities. However, technical, logistical, and analytical limitations remain. The study recommends partial mechanization, diversification of raw materials, and the structuring of a local value chain to enhance adoption of this renewable energy technology. Revue Internationale de la Recherche Scientifique (Revue-IRS) - ISSN : 2958-8413 http://www.revue-irs.com 5481 Keywords: briquettes, cassava, biomass, sustainable energy, circular economy. I. INTRODUCTION La biomasse, principalement issue des résidus agricoles et domestiques, demeure la principale source d’énergie pour plus de 70 % des ménages en Afrique subsaharienne (FAO, 2017). En République Démocratique du Congo (RDC), la dépendance au bois-énergie et au charbon traditionnel contribue fortement à la déforestation, à la perte de biodiversité et aux émissions de gaz à effet de serre (Mwampamba et al., 2013). Parmi les déchets organiques, les épluchures de manioc – aliment de base pour la majorité des Congolais – représentent un gisement abondant mais encore peu valorisé, alors qu’elles disposent d’un potentiel calorifique intéressant (Njenga et al., 2013). Leur transformation en briquettes, ou « charbon vert », repose sur des procédés simples et accessibles (séchage, broyage, mélange, compression, séchage final) et offre une alternative durable au charbon de bois traditionnel (Mitchual et al., 2013 ; Kemausuor et al., 2014). La valorisation de ces résidus présente plusieurs atouts : • Économiques : réduction des dépenses énergétiques et création de revenus locaux ; • Environnementaux : diminution de la pression sur les forêts et meilleure gestion des déchets ; • Sociaux : amélioration de l’accès à l’énergie et promotion d’une économie circulaire. Cependant, son adoption reste limitée par le manque de sensibilisation, l’absence de marché structuré et certaines barrières socioculturelles (Parikh et al., 2015). Ce travail examine donc la faisabilité technique et les bénéfices socio-économiques et environnementaux de la transformation des épluchures de manioc en briquettes comme source d’énergie domestique durable. II. Méthodologie 2.1. Milieu d’étude 2.1.1. Présentation géographique Le milieu d’étude est situé dans la commune de la N’sele, ville-province de Kinshasa, précisément dans le quartier Kinkole. Cette commune, d’une superficie de 898,79 km² et à vocation urbano-rurale, combine activités agricoles, maraîchères et commerciales. Kinkole, localisé sur la rive du fleuve Congo à environ 25 km du centre-ville, se distingue par la pêche artisanale, le maraîchage et l’abondance de biomasse issue des marchés locaux, notamment les épluchures de manioc et de banane plantain. Revue Internationale de la Recherche Scientifique (Revue-IRS) - ISSN : 2958-8413 http://www.revue-irs.com 5482 Figure 1. Le quartier Kinkole. Source : www.maps.org Sur le plan physique, la zone est caractérisée par des plaines alluvionnaires, des sols argilo-sablonneux sensibles à l’érosion, et traversée par la rivière N’sele, affluent du fleuve Congo. Le climat est de type savane à hiver sec (Aw), avec une température moyenne annuelle de 25,6 °C et des précipitations avoisinant 800 mm. 2.1.2. Aspect biologique La commune compte près de 318 000 habitants. La population de Kinkole vit principalement de la pêche, de l’agriculture vivrière et du petit commerce. Le lingala, le kikongo, le swahili, le tshiluba et le français sont les principales langues utilisées. La végétation locale est composée de savanes, forêts dégradées, formations hydrophiles ainsi que d’arbres fruitiers et espèces telles que le Moringa et l’Acacia. 2.1.3. Problèmes environnementaux Kinkole fait face à des défis environnementaux majeurs : accès limité à l’eau potable, mauvaise gestion des déchets, érosion hydrique, inondations saisonnières et pollution atmosphérique liée aux combustions à ciel ouvert et aux pesticides. Ces contraintes accentuent la vulnérabilité écologique et sanitaire des populations locales. 2.2. Matériel 2.2.1. Matériel biologique Le matériau de base est constitué d’épluchures fraîches de manioc (Manihot esculenta Crantz), collectées dans les marchés et ménages de Kinkole. Leur choix se justifie par leur abondance locale, leur disponibilité continue et leur potentiel énergétique (PCI : 14–17 MJ/kg ; humidité initiale : 60–70 % ; fibre brute : 14–20 %). 2.2.2. Matériel technique et équipements Le processus de valorisation a mobilisé : Revue Internationale de la Recherche Scientifique (Revue-IRS) - ISSN : 2958-8413 http://www.revue-irs.com 5483 • Outils de collecte : bâches, seaux, sacs, gants et bottes ; • Équipements de traitement : broyeur manuel, séchoir solaire, mortier et pilon ; • Presse à briquettes : dispositif manuel à levier fabriqué localement ; • Matériel de mesure : balance électronique (± 0,01 g), hygromètre et thermomètre. Ces outils ont été choisis pour leur simplicité, leur coût réduit et leur adaptabilité aux conditions locales. 2.2.3. Matériel documentaire Le cadre théorique et pratique de l’étude s’appuie sur : • Sources bibliographiques : articles scientifiques, thèses, rapports (FAO, AIE, etc.) sur la valorisation de la biomasse et la fabrication de briquettes ; • Documents de référence : normes de qualité des combustibles solides, manuels techniques, bilans énergétiques et données statistiques nationales. 2.3. Méthode de l’étude Cette étude s’inscrit dans une approche expérimentale en laboratoire visant à évaluer la valorisation des épluchures de manioc en briquettes combustibles. Cette méthode permet un contrôle précis des conditions de transformation et l’analyse des paramètres physico-chimiques et énergétiques des briquettes produites. 2.3.1. Description de la méthode expérimentale L’expérimentation s’est déroulée en plusieurs étapes : 1. Préparation : collecte, tri et séchage des épluchures pour abaisser l’humidité à moins de 15 %. 2. Broyage et tamisage : obtention d’une granulométrie homogène. 3. Mélange avec liant : incorporation d’un liant naturel (amidon, gomme arabique) selon des proportions définies. 4. Pressage : compactage du mélange dans une presse pour obtenir des briquettes denses. 5. Séchage : élimination de l’humidité résiduelle à l’air libre ou au séchoir. 6. Caractérisation : analyses (humidité, densité, pouvoir calorifique) et tests de combustion. 2.3.2. Répétitions expérimentales Chaque étape a été répétée au moins trois fois afin de garantir la fiabilité et la reproductibilité des résultats. Cette rigueur méthodologique réduit les biais et permet une analyse statistique robuste. 2.3.3. Échantillonnage La représentativité des échantillons d’épluchures a été essentielle. Taille et critères de sélection : L’objectif initial était d’atteindre une tonne d’épluchures, mais seules 500 kg ont pu être collectées, dont 435 kg retenus après tri. Les épluchures sélectionnées devaient être fraîches, propres, homogènes et avec une humidité contrôlée. Méthode de prélèvement : • Échantillonnage aléatoire stratifié dans les marchés et unités artisanales. • Collecte manuelle (5–20 kg par point) dans des sacs propres et hermétiques. Revue Internationale de la Recherche Scientifique (Revue-IRS) - ISSN : 2958-8413 http://www.revue-irs.com 5484 • Transport rapide au laboratoire, suivi d’un tri minutieux. Cette procédure a permis de constituer un échantillon global homogène et représentatif. 2.3.4. Procédure expérimentale 1. Collecte : épluchures fraîches et propres, transportées au laboratoire. 2. Prétraitement : lavage, séchage (naturel ou au séchoir, humidité < 15 %) et broyage. 3. Mélange : incorporation d’un liant naturel pour assurer cohésion et résistance. 4. Moulage et pressage : compactage dans des moules standardisés. 5. Séchage final : à l’air libre ou au séchoir pour éliminer l’humidité résiduelle. Cette procédure, appliquée et répétée plusieurs fois, a permis d’obtenir des briquettes denses et performantes, adaptées à un usage domestique et valorisant efficacement les déchets agricoles. Tableau 2. De l’évolution du séchage N° Dates T° min en °C T° max en °C T° moyenne en °C Poids kilos en 1 15/03/2024 22 32 27 435 2 16/03/2024 23 33 28 400 3 17/03/2024 22 31 26,5 374 4 18/03/2024 21 33 27 346 5 19/03/2024 22 31 26,5 315 6 20/03/2024 20 32 26 290 7 21/03/2024 21 28 24,5 266 8 22/03/2024 22 33 27,5 236 9 23/03/2024 21 30 25,5 204 10 24/03/2024 22 33 27,5 172 11 25/03/2024 21 33 27 135 12 26/03/2024 20 32 26 108 Source : expérience personnelle Revue Internationale de la Recherche Scientifique (Revue-IRS) - ISSN : 2958-8413 http://www.revue-irs.com 5485 Le tableau 2 présente l’évolution du poids des épluchures au cours d’une période de 12 jours, en relation avec les températures minimales, maximales et moyennes enregistrées quotidiennement durant la phase de séchage. Il illustre clairement l’évolution progressive et efficace du séchage des épluchures sous des conditions de température stables, avec une réduction significative du poids total liée à l’évaporation de l’eau contenue dans la biomasse. Il met en lumière l’importance de maîtriser les conditions climatiques pour optimiser la durée et la qualité du séchage, étape cruciale avant la transformation en briquettes. Tableau 3. Évolution conjointe du poids et de la température moyenne des épluchures au cours du processus de séchage N° Dates T° moyenne en °C Poids en kilos 1 15/03/2024 27 435 2 16/03/2024 28 400 3 17/03/2024 26,5 374 4 18/03/2024 27 346 5 19/03/2024 26,5 315 6 20/03/2024 26 290 7 21/03/2024 24,5 266 8 22/03/2024 27,5 236 9 23/03/2024 25,5 204 10 24/03/2024 27,5 172 11 25/03/2024 27 135 12 26/03/2024 26 108 Source : expérience personnelle Ce tableau illustre clairement l’impact de la température moyenne quotidienne sur l’efficacité du séchage des épluchures. La baisse significative du poids combinée à des températures stables et favorables indique que les conditions climatiques durant la période ont été globalement adéquates pour la préparation de la biomasse destinée à la fabrication de briquettes. L’analyse de ces données souligne également l’importance d’un suivi précis des conditions environnementales pour optimiser la durée et la qualité du séchage dans de futures applications. Revue Internationale de la Recherche Scientifique (Revue-IRS) - ISSN : 2958-8413 http://www.revue-irs.com 5486 3.3.4. Analyses effectuées La qualité et la performance énergétique des briquettes issues des épluchures de biomasse ont été évaluées à travers plusieurs analyses physico-chimiques et fonctionnelles, afin d’en estimer le potentiel comme source d’énergie domestique. 3.3.4.1. Mesure de l’humidité Le taux d’humidité, déterminant pour la combustion et la durabilité, a été mesuré par séchage à 105 °C jusqu’à poids constant (norme ASTM D4442). Un taux inférieur à 15 % est jugé optimal pour limiter la fumée et améliorer l’efficacité. 3.3.4.2. Densité et résistance mécanique La densité a été calculée par le rapport masse/volume, une valeur élevée traduisant une meilleure performance énergétique. La résistance mécanique a été testée par compression, afin de vérifier la solidité des briquettes lors du transport et du stockage. 3.3.4.3. Pouvoir calorifique Le pouvoir calorifique supérieur (PCS) a été déterminé par calorimétrie à bombe (norme ASTM D5865). Il permet de comparer l’énergie produite par les briquettes à celle des combustibles traditionnels. 3.3.4.4. Temps de combustion et fumée Des tests pratiques ont mesuré le temps de combustion (durée de flamme efficace) et observé la fumée émise. Un temps long et une faible émission de fumée sont recherchés pour une utilisation domestique. Ces analyses offrent une vision complète des performances techniques et énergétiques des briquettes. 3.3.5. Méthodes d’analyse des données Les données expérimentales ont été traitées et présentées sous forme de tableaux (moyennes, écartstypes, valeurs extrêmes) et de graphiques (histogrammes, courbes d’évolution, diagrammes comparatifs, nuages de points) afin de mettre en évidence les tendances et faciliter l’interprétation scientifique. 3.4. Contraintes et limites de l’étude Comme toute recherche expérimentale, cette étude a rencontré des contraintes techniques, environnementales et socio-économiques. 3.4.1. Collecte et séchage La disponibilité saisonnière des épluchures et les conditions climatiques (pluies, humidité) ont compliqué la collecte et le séchage, nécessitant parfois l’usage d’un séchoir électrique. 3.4.2. Limites méthodologiques Le nombre limité de répétitions et la disponibilité restreinte des équipements ont réduit la portée statistique et empêché certaines mesures (ex. émissions gazeuses). L’étude s’est en outre concentrée sur peu de variétés de biomasse. Revue Internationale de la Recherche Scientifique (Revue-IRS) - ISSN : 2958-8413 http://www.revue-irs.com 5487 III. Résultats 3.1. De la production de briquettes Tableau 3. Présentation des résultats Qté MP de départ/Kg Temps de début et de finition/Kg Durée total/minute Qté PF /Kg avant séchage Qté PF/kg après séchage 24 11h15’ à 12h10’ 55’ 30 15 20.5 12h10’ à 12h56’ 46’ 29 14 21 12h56’ à 13h31’ 35’ 28 13.3 24 13h31’ à 14h21’ 50’ 26 12.6 18.5 14h25’ à 14h55’ 30’ 22 10.5 108 216’ 135 65.4 Sources : expériences personnelles De ce tableau il ressort que sur 108 kilos carbonisés après mélange avec le liant a produit pendant une durée de 3heures 46’ ou 216’ 135 kilos de briquettes avant séchage et 65,4 kilos après séchage. Il est à signaler que la proportion du liant utilisé pour la production des briquettes représentait 30% et la poudre carbonisée 70%. 3.2. Production journalière, hebdomadaire, mensuelle et annuelle Tableau 4. Résumé de la production par jour, par semaine, par mois et par année Production /temps Quantités en kilos Journalière (216’) 65.4 Hebdomadaire (en 6 jours) 392.4 Mensuelle (24 jours) 1 569.6 Annuelle (288 jrs) 18 835,2 Source : expériences personnelles Revue Internationale de la Recherche Scientifique (Revue-IRS) - ISSN : 2958-8413 http://www.revue-irs.com 5488 De ce tableau il ressort que sur 450 kilos des épluchures de manioc issues de 10 sacs de cossettes de manioc, après tri, collecte, séchage, broyage et autres opérations produit journalièrement 65.4 kilos 1 tonne 569,6 kilos mensuellement et 18 tonnes 835,2 kilos de briquettes annuellement. 3.3. Projection de la production pour une journée Le tableau précédent est le résultat d’une activité de 216’ soit 3h46’. Etant donné que la journée ouverte dispose de 9 heures avec une pause d’1 heure soit 8 heures de travail, si on arrivait à travailler toute la journée qui équivaut à 8h x 60’ = 480’. Soit la production journalière de = 145.33 kilos. Cette situation changerait le tableau précédent qui sera : 3.2. Projection production par jours, semaine, mois et année Tableau 5. Résumé de la production projetée par jour (8heures), par semaine, par mois et par année Production Quantités en kilos Journalière (480’) 145.33 Hebdomadaire (en 6 jours) 871.98 Mensuelle (24 jours) 3 487.92 Annuelle (288 jrs) 41 855.04 Source : expériences personnelles Considérons une journée de quelques heures, pour produire 65.4 pendant 3h46’ on s’est servi de 450 kilos d’épluchures de manioc ; Pour une journée ouverte de 8 heures on produirait 145.33 kilos qui équivalent à 999.98 kilos, presqu’une tonne. Avec cette allure de production, on produirait hebdomadairement 871,98 kilos ; 3 tonnes 487,92 kilos mensuellement et 41 tonnes 855,04 kilos annuellement.