8 novembre 2023
Dépollution d'air
· FAQ
Comment sélectionner une technologie de dépollution d’air ?
Quelque soit le sujet – malade chez le médecin ou face à une problématique d’émissions polluantes – le remède se dessine souvent lors du diagnostic. Cette première étape est donc essentielle à la résolution du problème.
Avant de définir la technologie de dépollution d’air, il est nécessaire de parfaitement maîtriser les émissions gazeuses produites au cours du process de fabrication de l’usine. De nombreux paramètres sont à prendre en compte pour une évaluation à 360° de la problématique à résoudre.
Dans un second temps, vient la sélection de la technologie adéquate. Le compromis entre les avantages et les inconvénients des solutions efficaces permet de sélectionner celle à retenir. Chaque configuration d’usine, chaque production est unique, et nécessite une réponse sur-mesure.
Sommaire
Préambule : maîtriser ses émissions polluantes
Tous les locaux à pollution spécifique sont soumis aux directives ICPP et doivent maîtriser leurs émissions polluantes. Par cette formule, on désigne souvent les rejets en fin de process.
Mais abordons cela différemment… pour savoir ce qui est rejeté, il est nécessaire de connaître le point de départ. Curieusement, ce n’est pas toujours le cas, et bien souvent, c’est loin d’être évident !
Que veut dire "maîtriser ses émissions polluantes" ?
Cela signifie d’abord que tous les intrants dans le process sont identifiés et quantifiés pour chaque ligne de traitement. Par exemple, une ligne de décapage comporte plusieurs bains :
- Le bain de dégraissage : est constitué d’un liquide contenant des solvants organiques tels que le trichloroéthylène ou le perchloroéthylène, pour dissoudre les contaminants organiques de la surface des matériaux ;
- La cuve d’acide comporte généralement une solution d’acide chlorhydrique, d’acide sulfurique ou d’acide nitrique ;
- Le bain d’alcalin : présente généralement une solution d’hydroxyde de sodium, d’hydroxyde de potassium ou de carbonate de sodium ;
- La cuve de passivation : est généralement composé d’une solution d’acide nitrique, d’acide citrique ou d’autres acides.
Chaque bain génère des réactions chimiques : il en résulte des émissions polluantes à capturer et évacuer vers un point de traitement.
A ce stade, la question essentielle est de recencer tous les produits chimiques utilisés au cours du process.
Ensuite, il s’agit de comprendre les caractéristiques de l’environnement industriel dans le détail.
Quelles questions se poser pour cerner toute la problématique ?
- La production, est-elle stable ou variable ? Cela permettra de comprendre si les conditions opératoires sont standard, ou s’il y a des cas spécifiques à prendre en considération.
- Sur chaque bain, quelle est la nature des gaz aspirés ?
- A quelle concentration doit-on faire face pour chaque composé distinct ?
- A quelle température sont les gaz en sortie de cuves ?
- Quelle est la pression ?
- Quel débit d’air doit être traité ?
- Connait-on les normes de rejet à respecter pour chaque polluant ?
- A-t-on des contraintes de place pour installer des équipements de traitement ?
- Quelles sont les autres contraintes – économiques/temporelles – de l’usine ?
Tous les paramètres étant connus, il est alors possible d’évaluer la solution optimale de traitement.
Quelle est la meilleure technologie de dépollution d'air ?
En réalité, il n’existe pas de solution universelle pour épurer l’air, si ce n’est de ne pas produire de pollution !
Il n’y a pas non plus de hiérarchie dans les technologies de traitement : il existe plusieurs technologies d’abattement des gaz pollués. Chacune présente des spécificités, des avantages et des limites en fonction des paramètres environnementaux du site industriel.
Voici une liste des principales technologies de traitement des polluants gazeux en industrie :
Technologie de dépollution d'air : la filtration
La filtration élimine les polluants gazeux de l’air grâce à un filtre mécanique. Les gaz à traiter sont acheminés à travers un filtre qui retient les particules et les polluants gazeux.
Le média filtrant peut être du charbon actif, des céramiques ou des fibres synthétiques.
Les filtres à manches
Cette technologie est
efficace sur les particules, les métaux et les gaz acides. Elle est couramment utilisée dans les
industries du ciment, de l’acier, de la céramique et de l’aluminium.
L'adsorption sur média filtrant
L’adsportion utilise des matériaux adsorbants pour éliminer les polluants atmosphériques. Les matériaux couramment utilisés pour cette application incluent le charbon actif et les zéolites. Elle élimine les polluants organiques volatils et les composés nuisibles de l’air.
A ne pas confondre avec l’absorption !
Avantages et inconvénients
La filtration est une techonologie simple à utiliser. Elle peut traiter de grandes quantités de gaz.
Cependant, elle a une capacité limitée à traiter les gaz acides et les composés organiques volatils (COV). Selon les concentrations de polluants à capturer, les filtres peuvent rapidement colmater, réduisant ainsi leur efficacité. Dans ce cas, leur remplacement peut générer des coûts d’exploitation élevés. Elle n’est donc pas adaptée au traitement des fortes concentrations ou aux charges polluées fortement variables.
Technologie de dépollution d'air : l'absorption ou le lavage de gaz
Avec cette technique, un liquide pulvérisé à contre-courant du flux d’air permet de dissoudre les polluants gazeux. Les laveurs de gaz neutralisent ainsi les polluants par réduction des gaz acides et des particules fines. Le liquide peut être une solution aqueuse, un solvant organique ou une solution alcaline.
Le lavage de gaz est souvent utilisé dans les industries chimiques, pharmaceutiques et métallurgiques.
C’est la méthode privilégiée d’abattement des polluants en traitement de surface car les laveurs de gaz peuvent traiter de grandes quantités d’air et des concentrations de polluants qui varient dans le temps. Cette technique est recommandée pour les gaz acides, tels que les oxydes de soufre, les oxydes d’azote et l’acide chlorhydrique, ainsi que pour les gaz contenant des composés organiques volatils (COV).
Elle fonctionne seulement si les gaz à traiter sont solubles. Par ailleurs, l’absorption peut s’avérer coûteuse en raison de l’utilisation de produits chimiques nécessaires au traitement des gaz.
Les traitements d'air par catalyse
Les catalyseurs sont utilisés pour convertir les gaz toxiques en composés inoffensifs sous l’action de la chaleur. Ce processus implique l’utilisation d’un catalyseur pour accélérer la réaction chimique.
La photocatalyse
La lumière active un catalyseur, qui oxyde les polluants atmosphériques. Le dioxyde de titane (TiO2) et le zinc oxide (ZnO) sont des catalyseurs couramment utilisés. Les polluants sont introduits dans un réacteur contenant le catalyseur et exposés à la lumière qui active les réactions de photocatalyse. Les réactions produisent des radicaux libres qui oxydent les polluants.
La photocatalyse est généralement utilisée pour l’élimination des composés organiques volatils, des odeurs et des composés azotés.
L'oxydation catalytique
Lors de l’oxydation catalytique, le catalyseur n’est pas consommé au cours de la réaction chimique : il abaisse l’énergie d’activation nécessaire à la réaction. Les catalyseurs courants incluent le platine, le palladium et l’or. On introduit les polluants dans un réacteur contenant le catalyseur et des réactifs tels que l’oxygène, qui réagissent avec les polluants pour les oxyder, les transformant ainsi en composés inoffensifs.
Les industries chimiques, pétrochimiques et pharmaceutiques ont couramment recours à cette technologie d’épuration de l’air. Elle est recommandée pour traiter les composés organiques volatils (COV), les oxydes d’azote, les composés organiques halogénés et les gaz contenant des composés soufrés.
L’oxydation catalytique peut traiter une plus grande variété de polluants. Elle se montre également efficace à des températures plus basses que la combustion catalytique.
La combustion catalytique
La combustion catalytique consiste à bruler les polluants en présence d’un catalyseur pour produire de l’énergie thermique. A des températures élevées, les catalyseurs tels que le platine, le palladium ou le rhodium, convertissent les polluants en dioxyde de carbone et en eau. Cette technologie est couramment utilisée pour éliminer les polluants gazeux, tels que les COV, le monoxyde de carbone et les gaz d’échappement des véhicules.
Cette technique est prépondérante dans l’industrie automobile et aérospatiale.
Son avantage : elle ne produit pas de sous-produits toxiques.
En revanche, elle nécessite des températures élevées pour fonctionner efficacement. Cela signifie des coûts d’exploitation significatifs puisqu’elle requiert beaucoup d’énergi
Avantages et inconvénients
La catalyse est une technique très efficace pour éliminer les gaz toxiques, minimiser les déchets produits pendant le processus et améliorer l’efficacité des réactions chimiques. En outre, cette technique permet de traiter de grandes quantités de gaz, une large palette de polluants, en particulier les polluants non solubles en phase liquide.
Néanmoins, elle est coûteuse à installer et à entretenir. De plus, le choix du catalyseur approprié est crucial pour assurer une performance optimale. En effet, certains polluants peuvent être difficiles à éliminer car certains catalyseurs se désactivent en présence de substances telles que le plomb et le chlore.
La biofiltration
Cette technologie d’épuration de l’air utilise des bactéries pour éliminer les polluants gazeux de l’air. Les gaz à traiter sont acheminés à travers un lit de matériau poreux colonisé par des bactéries. Il peut s’agir par exemple de la tourbe, de l’écorce, de la pouzzolane ou de la biomasse. Les bactéries éliminent les gaz pollués en les transformant en composés inoffensifs tels que de l’eau et du CO2.
Cette technique est adaptée au traitement des odeurs, des COV, des composés organiques halogénés et des gaz contenant des composés soufrés.
Toutefois, le biofiltre est extrêmement sensible aux variations de fonctionnent. Les microorganismes qui se développent, ont besoin d’un environnement stable et propice à leur croissance (température, humidité, polluants). La biofiltration est donc difficilement adaptée à des fortes variations de production et de process.
La désorption thermique
La désorption thermique utilise la chaleur pour éliminer les polluants des rejets gazeux. Les gaz à traiter sont mis en contact avec un matériau solide, qui adsorbe les polluants dans l’air. Le matériau est ensuite chauffé pour libérer ces polluants gazeux, qui peuvent être éliminés par un système d’épuration des rejets gazeux.
Cette technique est recommandée pour les COV et pour les gaz contenant des polluants organiques ou inorganiques.
La désorption thermique consomme de l’énergie pour chauffer le matériau : au regard des coûts actuels de l’énergie, la sélection de cette technique doit faire l’objet d’une étude minutieuse pour garantir une exploitation pérenne.
Les autres solutions de dépollution d'air
L’ionisation fait appel à des charges électriques pour éliminer les polluants atmosphériques. Les systèmes d’ionisation de l’air peuvent éliminer les particules et les micro-organismes de l’air. Ils sont couramment utilisés dans les purificateurs d’air domestiques et les équipements de contrôle de la qualité de l’air intérieur. Cette technologie n’est pas adaptée à l’environnement industriel.
Les électrofiltres sont des dispositifs de filtration qui utilisent une charge électrique pour capturer les particules des rejets gazeux notamment les particules de petite taille comme les particules fines. Les
particules chargées électriquement sont alors attirées par les électrodes opposées et capturées, tandis que les gaz épurés sont évacués. On les trouve dans les installations de production d’électricité, les aciéries, les fonderies, les usines de traitement des minéraux, les cimenteries, les incinérateurs de déchets et autres installations industrielles éméttrices de particules.
L’efficacité des électrofiltres est optimale lorsqu’ils sont utilisés pour traiter des polluants gazeux à des températures relativement basses et à une humidité relative faible à moyenne.
Pour l’abattement de polluants acides ou corrosifs, des précautions particulières doivent être prises pour protéger les composants du filtre.
D’autre part, les électrofiltres sont sensibles aux conditions environnementales telles que l’humidité et les températures élevées. Selon les paramètres de fonctionnement, ils peuvent produire de l’ozone. Une étude doit donc être soigneusement réalisée en fonction des caractéristiques spécifiques des émissions gazeuses à traiter.
Comment choisir la solution optimale ?
Chaque technologie de dépollution d’air présente des limites en termes d’efficacité et d’exploitabilité. Il est donc important de choisir la technologie la plus efficace pour les polluants spécifiques à traiter dans les conditions opératoires de la production. Les recommandations de l’INRS concernant les limites d’exposition professionnelle aux substances chimiques, guident la réflexion pour garantir la sécurité des travailleurs.
Ces informations sont indicatives : selon les conditions spécifiques d’une application industrielle donnée, la solution idéale peut varier.
Au final, les technologies de traitement de l’air adaptées aux problématiques des usines de traitement de surface sont le lavage de gaz (Scrubber), la combustion catalytique et l’oxydation catalytique. En effet, elles sont capables de traiter les fortes charges polluantes, des débits variables, une variabilité importante des températures et des conditions de production. Les Scrubbers sont particulièrement adaptés au traitement des gaz acides et des oxydes d’azote, tandis que la combustion et l’oxydation catalytiques sont efficaces pour éliminer les composés organiques volatils et les gaz toxiques.
Ces 3 technologies nécessitent des investissements initiaux plus importants que d’autres options de traitement d’air, mais elles sont plus efficaces sur les applications de traitement de surface. Elles permettent surtout de se conformer aux normes environnementales.
Conclusion
Chaque technologie de dépollution d’air offre des avantages et des limites spécifiques quant à l’efficacité de traitement. Par conséquent, il est important de comprendre ces différences pour retenir la technologie la plus adaptée. Outre les aspects techniques et l’efficacité attendue de la solution de dépollution d’air, les critères économiques, tels que le coût d’investissement initial, le coût de fonctionnement et la maintenance, sont également à prendre en compte lors de la sélection de la technologie de dépollution optimale.
Enfin, il est essentiel de surveiller régulièrement les performances du système de traitement des émissions gazeuses pour garantir une efficacité et une sécurité optimales.
Evidemment, l’accompagnement d’un expert en dépollution d’air industriel vous fera gagner du temps dans le diagnostic et dans la sélection de la solution technico-économique la plus pertinente.
