Séparation avec transfert
Procédés cycliques d’adsorption modulée en température et en pression : traitement d’air, récupération de solvants (risques d’inflammation), purification de gaz
Environ 30% des installations d’élimination de COV en fonctionnement en France sont des filtres à charbon actif régénérés in situ par de la vapeur ou des gaz chauds. Dans un premier temps, les expérimentations réalisées ont conduit à l’établissement de corrélations entre les propriétés de structure des matériaux poreux carbonés et la réactivité de ceux-ci, notamment les phénomènes d’oxydation de surface et d’auto-inflammation. Dans un second temps, l’étude de l’amélioration du contrôle opératoire de ces procédés en raison des risques d’inflammation des filtres carbonés et des coûts énergétiques associés à l’étape de désorption à chaud est apparue comme nécessaire. Enfin, la modélisation des étapes d’adsorption et régénération a été entreprise. Cette dernière est basée sur l’élaboration de modèles de connaissance (résolution d’équations de bilans) couplés à des approches par modélisation stochastique de certaines grandeurs d’équilibre et cinétique. Différents modes de régénération du lit adsorbant sont pris en compte : désorption thermique à la vapeur d’eau ou par flux d’azote chaud, combiné ou non à une dépressurisation sous vide.
Mettant en oeuvre des principes et des techniques de séparation, au même titre qu’en traitement de l’air, la purification de gaz est une voie complémentaire initiée dans l’axe depuis quelques années. Elle diffère des problématiques de dépollution par des matrices gazeuses plus complexes et une sélectivité du traitement plus importante. Identifié comme un frein à la valorisation énergétique des biogaz, le traitement des composés volatils du silicium est un des premiers aspects abordé dans ce domaine. De même, des travaux portant sur l’enrichissement de biométhane par procédé d’adsorption modulée en pression (Pressure Swing Adsorption) ont mis en évidence une voie prometteuse de purification.
En parallèle de ces travaux, un outil de traitement d'images obtenues par miscroscopie électronique à transmission permettant de caractériser les propriétés nanostructurales de carbones adsorbants en vue d'établissement de corrélations avec leur propriétés d'adsorption a été développé dans le cadre d’une collaboration au sein du groupe Nanomines.
Filtration combinée (poussières-COV-microorganismes), Relation structure poreuse / Ecoulement et transfert
Les médias fibreux sont couramment employés en traitement d’air pour la filtration de particules de différentes tailles et natures (dont les aérosols microbiens), mais peuvent également être combinés à un adsorbant afin d’assurer l’adsorption de COV et de COSV. Les interactions possibles entre ces différents composés et leur influence sur les différents mécanismes de capture, adhésion ou transfert de masse soulèvent de nombreux verrous scientifiques et technologiques. Un intérêt particulier est porté à l’influence de la composition des fibres constituant le média et à la distribution en diamètre de ces fibres sur les paramètres de structure poreuse et sur les propriétés de surface (hydrophilie, resistivité électrique, chimie de surface). La relation entre les propriétés structurales des médias et les performances de filtration (efficacité de capture, pertes de charge) ainsi que l’évolution de ces propriétés et performances au cours de la vie du filtre (colmatage, déformation ou destructuration du filtre, relargage de particules ou croissance de microorganismes) est étudiée pour des particules microniques et nanométriques de différentes compositions, et pour des aérosols microbiens.
