Traitement des rejets atmosphériques : comparaison entre le charbon actif et les autres technologies

Partout en Europe, les industries recherchent des solutions efficaces pour résoudre les problèmes liés aux émissions d'air contaminées.

La filtration au charbon actif est une solution efficace et adaptable à de nombreuses situations, soit seule soit en combinaison avec d'autres technologies.

Défis typiques en matière d'émissions d'air

Il existe deux formes principales de pollution atmosphérique que le charbon actif peut traiter :

  1. Les composés organiques volatils (COV). Un grand nombre de ces COV est soumis à des réglementations, car ils peuvent être nocifs pour la santé humaine ou l'environnement.
  2. Les composés odorants. Ces composés peuvent également être des COV ou des composés inorganiques tels que le H₂S et le NH3. L'objectif des réglementations est de rendre les conditions plus agréables pour les employés ou les riverains.

Les usines sont soumises à des limites d'émissions en fonction de l'industrie, du type de composé, de son niveau de toxicité, de la région et de la proximité des zones résidentielles. Le benzène, par exemple, qui est connu pour être potentiellement cancérigène, fait l'objet de contrôles stricts.

Les entreprises peuvent aussi choisir de descendre en dessous des limites légales dans le but, par exemple, de réduire les nuisances olfactives pour leurs employés sur le lieu de travail.

Secteurs et sources

Le charbon actif peut être utilisé pour traiter des composés provenant de différentes sources dans divers contextes.

Les émissions d'air polluées sont problématiques pour diverses industries. C'est notamment le cas des entreprises chimiques, pétrochimiques et pharmaceutiques en raison de leur large utilisation de solvants ou de produits chimiques de base et de la présence d'intermédiaires. Les producteurs de plastiques, polymères et composites doivent faire face à des problèmes très similaires. Néanmoins, en ce qui concerne la production de composites, un problème est observable dans l'ensemble du secteur : les émissions odorantes de styrène.

D'une façon générale, l'industrie manufacturière doit faire face aux émissions de COV provenant, par exemple, du collage, du revêtement, du séchage et du nettoyage des produits. Les émissions de COV et le contrôle des odeurs sont des sujets essentiels pour toutes les entreprises impliquées dans la gestion ou le recyclage des déchets. Ces émissions se caractérisent par une grande variété de composés qui sont directement liés au type et à la composition des déchets. Bien que les problèmes spécifiques puissent diverger d'un secteur à l'autre, nous avons répertorié plusieurs sources clés d'émissions d'air dans l'ensemble de l'industrie.

Processus de production. Les COV et les odeurs peuvent être émis à de nombreuses étapes, notamment au départ des réservoirs de réacteur, des lignes de revêtement et des processus de séchage.

Stockage en réservoir. Les produits peuvent être stockés sous forme gazeuse ou liquide. La filtration au charbon actif est la plus utile pour les liquides tels que l'essence, le benzène ou les produits chimiques organiques plus spécifiques. Elle peut être utilisée pour les émissions provenant des énormes installations de stockage dans les ports, des réservoirs plus petits sur les sites industriels et des conteneurs de transport. Les émissions sont généralement constituées de flux discontinus aux concentrations élevées.

Halls de production. Si les vannes ou les joints d'étanchéité présentent des fuites, de petites quantités de COV et des mauvaises odeurs peuvent être libérées, créant ainsi un environnement de travail désagréable. Ce scénario est habituellement à l'origine de faibles concentrations et de débits élevés.

À part l'industrie, l'agriculture et le transport représentent d'autres sources de COV et de pollution olfactive. Toutefois, comme il ne s'agit pas de sources localisées, la filtration au charbon actif n'est pas applicable.

Ces dernières années, l'industrie a fait de grands progrès dans la lutte contre la pollution atmosphérique. À mesure que les limites sont devenues plus strictes, les entreprises ont cherché à s'attaquer aux plus petites sources d'émissions.

Technologies de traitement des émissions atmosphériques

Les principales technologies de traitement des émissions atmosphériques utilisées de nos jours sont les suivantes :

L'oxydation thermique, ou les systèmes d'oxydation thermique régénérative (RTO), brûle tous les composés organiques présents dans l'air à des températures élevées (moins élevées dans un système catalytique). Pour les industries ayant des concentrations de COV en permanence élevées, cette méthode s'avère généralement efficace et rentable.

Néanmoins, l'oxydation thermique ne constitue pas la solution idéale pour traiter des concentrations variables ou des opérations discontinues. Pour cette technologie, du gaz naturel doit être ajouté à un certain débit pour maintenir une température constante. Du point de vue environnemental et financier, cela peut être problématique.

Les traitements biologiques sont des filtres fixes qui contiennent un lit de micro-organismes qui consomment les COV. Ils sont bien adaptés au traitement des flux d'air à faibles concentrations de COV issus de l'industrie alimentaire humaine ou animale, et tout particulièrement si l'objectif est le contrôle des odeurs. Il faut aussi tenir compte du fait qu'un biofiltre peut émettre une odeur qui lui est propre.

Néanmoins, les bactéries ne peuvent consommer que des COV biodégradables. Les composés toxiques ne seront pas éliminés et peuvent même tuer les bactéries. Les bactéries doivent également avoir des conditions de processus stables. Si les concentrations sont trop faibles, elles mourront de faim, et si les concentrations sont trop élevées, elles seront submergées. De plus, les micro-organismes peuvent avoir d'autres exigences telles qu'une présence suffisante d'oxygène et d'humidité dans le flux de gaz. La nécessité d'un équipement supplémentaire pourrait être nécessaire.

Le lavage utilise de l'eau et des solutions acides ou caustiques pour absorber les composés. Il est essentiel de choisir le liquide de lavage en fonction de la pollution. Il convient bien pour les concentrations élevées d'une usine de produits chimiques, par exemple. Dans le cadre du lavage, il peut être difficile d'atteindre des limites d'émission faibles ou de traiter différents types de COV, bien que plusieurs lavages (différents) puissent être une solution.

Cependant, dans tous les cas, le lavage crée des effluents liquides qui nécessitent également un traitement. 

La condensation consiste à abaisser la température de sorte que les COV deviennent liquides et puissent être éliminés. Si de l'azote liquide est utilisé pour le refroidissement, on parle alors de condensation cryogénique. Elle est utile pour traiter les flux comportant un seul polluant afin de récupérer cette molécule. De tels systèmes peuvent être utilisés dans les réservoirs de stockage, les navires et les silos, tout particulièrement pour les entreprises qui disposent déjà d'azote liquide sur place. Dans le cas contraire, il est peu probable qu'elle soit utilisée car l'azote liquide est coûteux. La condensation cryogénique n'est pas une technologie facile à mettre en œuvre et, bien qu'elle élimine facilement la majeure partie de la pollution, atteindre des limites d'émission faibles peut s'avérer difficile.

Les filtres à charbon actif ne brûlent pas, ne décomposent pas et n'altèrent pas les molécules ; ils les adsorbent simplement dans les pores du lit du filtre à charbon. Il existe différents types de charbon en fonction du composé et les dimensions des filtres dépendent du débit et des concentrations d'entrée.

Le charbon actif est adapté à de nombreuses applications, mais si les concentrations de COV sont très élevées, la consommation de charbon peut être excessive. Dans ce cas, il vaut mieux envisager des systèmes thermiques ou une combinaison de différents traitements.

Combinaison de traitements

Dans de nombreux cas, le charbon actif est utilisé en combinaison avec d'autres traitements.  

  • Pré-traitements

Systèmes thermiques : Le charbon actif peut éliminer certains composés du flux d'air avant le traitement thermique, empêchant ainsi la génération de gaz de combustion qui pourraient dépasser les limites d'émissions.

Cette combinaison fonctionne bien pour les émissions provenant des réservoirs de stockage de produits pétrochimiques, où les concentrations d'hydrocarbures sont élevées.

Elle peut également être utilisée non pas pour capturer les COV, mais comme protection contre le soufre. Si les composés soufrés du H₂S sont brûlés dans un système de RTO, il en résulte de l'oxyde de soufre. Ce gaz à effet de serre peut provoquer des pluies acides et est également soumis à des limites d'émissions. La combustion du soufre réduit également la durée de vie du système de RTO. 

Les filtres DESOTEC assurent la protection contre le soufre pour un système de RTO dans les réservoirs de stockage pétrochimique du port de Rotterdam.

Traitements biologiques : Le charbon actif peut faire office de pré-traitement de deux manières principales.

Premièrement, il peut traiter des composés toxiques qui autrement tueraient les bactéries.

Deuxièmement, il peut servir de système d'écrêtement des pics. Les biofiltres requièrent une concentration d'entrée constante, sinon les bactéries peuvent être submergées. Si les concentrations fluctuent, le charbon actif peut filtrer les pics avant que le biofiltre ne traite le reste.

L'un des clients de DESOTEC est une usine qui fabrique du PVC pour fenêtres. L'objectif est d'y traiter la pollution olfactive. Dans cette installation, nos filtres jouent le rôle de système d'écrêtement des pics avant les traitements biologiques.

  • Post-traitements

Les dimensions des systèmes thermiques dépendent des concentrations d'entrée et des flux d'air. Si ceux-ci changent, peut-être en raison d'une augmentation de production, la capacité du système risque d'être dépassée. Le charbon actif peut servir de finition de traitement du flux d'air pour éliminer les dernières traces de COV.

Les traitements biologiques ne capturent pas toujours tous les COV. Certains composés ne sont pas biodégradables et les fluctuations des niveaux de production et des températures saisonnières peuvent affecter l'efficacité du système. De surcroît, les biofiltres peuvent eux-mêmes produire des odeurs. Dans ces cas, le charbon actif peut être utilisé comme finition de traitement.

DESOTEC fournit des filtres à une usine qui produit des arômes et parfums, dans laquelle les performances du biofiltre étaient insuffisantes. Cette usine utilise désormais du charbon actif comme finition de traitement et solution de back-up potentielle en cas de défaillance du biofiltre.

Le lavage est parfois insuffisant pour réduire les concentrations en COV aux limites légales. Il peut être utilisé pour traiter 90 % des COV, le charbon actif servant de deuxième étape de finition de traitement.

Le charbon actif peut également constituer la dernière étape d'une chaîne : un lavage caustique pour éliminer le H₂S, un lavage acide pour éliminer l'ammoniac, puis un filtre à charbon actif pour éliminer les composés organiques.

Cependant, un déshumidificateur peut être nécessaire entre le lavage et le filtre, ce qui facilite souvent le remplacement du lavage par du charbon actif.

Un autre client de DESOTEC est une usine qui produit des blocs désodorisants pour toilettes, dont le lavage à l'eau s'est avéré inefficace. Après un projet pilote, le client a décidé de remplacer le lavage par un filtre DESOTEC.

La condensation peut être insuffisante pour s'attaquer aux tous derniers milligrammes de COV. Il faut alors utiliser le charbon actif comme finition de traitement. Cela pourrait être le cas du benzène, qui est soumis à des limites strictes.

Un client pharmaceutique de DESOTEC utilise nos filtres comme alternative à la condensation cryogénique pour éliminer le chlorure de méthylène.

  • Solutions de back-up

Des filtres à charbon actif peuvent également être mis en place comme solutions de back-up, et ainsi être utilisés pendant la maintenance, lors d'une avarie ou d'une situation de catastrophe, ou encore dans le cas où les concentrations de COV dépassent les limites inférieures d'explosivité (LIE).

Cette solution est particulièrement utile dans les industries où la production s'effectue 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, et où tout arrêt serait très onéreux.

Solutions DESOTEC de filtration au charbon actif

DESOTEC fournit un service 24 h/24 et 7 j/7, dans toute l'Europe, qui répond aux préoccupations des clients en matière de pollution atmosphérique afin qu'ils puissent se concentrer sur leurs activités principales.

Nos filtres sont des systèmes peu encombrants, bien plus petits que les alternatives telles que les biofiltres fixes.

Ils peuvent être fournis promptement et installés temporairement. Ils conviennent de ce fait très bien pour parer aux situations d'urgence, telles que les émissions soudaines d'odeurs. Une fois installés, ils peuvent être modifiés ultérieurement afin de trouver la solution optimale.

Les filtres DESOTEC peuvent être loués sur une base quotidienne ; ils nécessitent donc un investissement initial très peu élevé de la part des entreprises.

Comme ils sont modulaires, ils peuvent être installés en guise d'étape supplémentaire dans des situations où les niveaux de concentration fluctuent, où la production pourrait augmenter et où les limites d'émissions pourraient être abaissées dans les années à venir.

Ils sont faciles à installer et à retirer et les techniciens DESOTEC se chargent du remplacement des filtres afin que les clients n'aient pas à manipuler eux-mêmes le charbon saturé. Au lieu de cela, nous transportons le charbon usagé vers nos fours, où les contaminants sont détruits et le charbon réactivé, faisant ainsi de nos filtres une solution respectueuse de l'environnement.

Comment notre entreprise DESOTEC peut-elle vous aider ?

Partout en Europe, nous voyons des clients passer au charbon actif pour le traitement des émissions atmosphériques, ou intégrer nos filtres à leurs systèmes thermiques, de biofiltration, de lavage ou de condensation.

Pour discuter de la façon dont nos solutions pourraient convenir à votre entreprise, contactez nos ingénieurs dès aujourd'hui.

 

Dans les usines de DESOTEC, la totalité du charbon usagé est analysée afin que les mesures adéquates puissent être prises pour manipuler et extraire le charbon saturé des filtres mobiles. Toutes les molécules qui ont été adsorbées par le charbon actif sur les sites des clients sont désorbées dans les fours de réactivation de DESOTEC. Ces contaminants sont ensuite entièrement détruits, conformément à la législation nationale et européenne, par un dispositif d'incinération et de neutralisation. L'ensemble de l'installation et ses émissions font l'objet d'une surveillance continue en ligne, ce qui garantit que seule de la vapeur d'eau inoffensive est visible à la sortie de la cheminée.