Présentation
RÉSUMÉ
Cet article aborde les principes de mise en œuvre de l’oxydation hydrothermale, les conceptions développées à la fois pour exploiter les propriétés remarquables de l’eau supercritique vis-à-vis de la minéralisation des déchets organiques et gérer les difficultés induites par le fonctionnement de procédés continus sous pression et température. Il résume quelques notions de base sur la réaction de combustion dans l’eau supercritique, le comportement des charges salines. Il promeut l’apport de la mécanique des fluides numérique pour l’étude et l’extrapolation industrielle de ces procédés, pour lesquels le fort couplage entre chimie et thermohydraulique reste un sujet de développement.
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Hubert-Alexandre TURC : Ingénieur - Commissariat à l’Énergie Atomique, DEN/MAR/DTCD/SPDE - Centre de Marcoule, Bagnols-sur-Cèze, France
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Antoine LEYBROS : Ingénieur - Commissariat à l’Énergie Atomique, DEN/MAR/DTCD/SPDE/LPSD - Centre de Marcoule, Bagnols-sur-Cèze, France
INTRODUCTION
Avec l’augmentation de la production annuelle de déchets et la raréfaction des options de mises en décharge, l’élimination et/ou le recyclage des matériaux composant ces déchets sont devenus une impérieuse nécessité pour nos sociétés industrielles. Le cas des déchets organiques passe généralement par des traitements thermiques (voir par exemple [G2051]) lesquels permettent notamment de valoriser l’énergie calorifique libérée par la minéralisation des déchets.
Depuis quelques décennies, certains procédés innovants de traitement des déchets organiques ont vu le jour et parmi eux, les procédés dits d’oxydation hydrothermale, procédés extrêmement performants du point de vue de leur polyvalence, de leur efficacité, et de leur compacité. Ces procédés permettent la minéralisation dans l’eau supercritique, particulièrement adaptée pour le traitement de substances réfractaires, pour le traitement de substances organiques dangereuses ou toxiques présentes isolément, dans des effluents industriels, ou des eaux usées urbaines.
MOTS-CLÉS
oxydation hydrothermale eau supercritique déchets organiques mécanique des fluides numérique
VERSIONS
- Version courante de août 2023 par Hubert-Alexandre TURC, Antoine LEYBROS
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7. Conclusion
Après environ trois décennies depuis les premiers développements, le traitement de déchets organiques par oxydation hydrothermale dans l’eau supercritique reste une technologie prometteuse, du fait de sa performance, de sa polyvalence, de sa compacité, de sa mise en œuvre en continu, et de la qualité des effluents gazeux et aqueux produits vis-à-vis de critères de rejets directs dans l’environnement.
Les développements industriels restent cependant relativement marginaux et positionnés sur des segments assez spécifiques ; même si les technologies de procédés sous pression et température sont relativement connues dans le milieu industriel, dans la pétrochimie notamment, les industriels producteurs de déchets ou traiteurs de déchets ont une réticence à investir dans l’oxydation hydrothermale, notamment du fait de l’absence d’un retour d’expérience industriel significatif et d’une absence de garantie a priori sur les coûts d’investissement et d’exploitation de ces procédés.
Il semble qu’une ouverture soit permise quand cette technique donne un avantage concurrentiel participant à l’économie globale du procédé. L’eau supercritique est non seulement un milieu idéal pour la minéralisation de composés carbonés, mais c’est également un milieu réactionnel intéressant pour ce qui concerne l’oxydation d’espèces minérales (Supercritical Water Synthesis, SWS). C’est l’option choisie par Hanwha Chemicals Corp. (Corée du Sud) qui, sur une ligne de production, a couplé la destruction d’un sous-produit de synthèse organique par oxydation hydrothermale avec la récupération d’une fuite de catalyseur du procédé par remise sous forme oxyde et séparation. La seule récupération du catalyseur assure l’économie du procédé.
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
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(2) - UEMATSU (M.), FRANCK (E.U.) - Static Dielectric Constant of Water Steam - . J. Phys. Chem. Ref. Data, 9, pp. 1291-1306 (1980).
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(3) - AKIYA (N.), SAVAGE (P.E.) - Roles of water for chemical reactions in high-temperature water. - Chem. Rev., 102, pp. 2725-2750 (2002).
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(4) - SAVAGE (P.E.), GOPALAN (S.G.), MIZAN (T.I.), MARTINO (C.J.), BROCK (E.E.) - Reactions at supercritical conditions : applications and fundamentals - . AIChE, 41, pp. 1723-1778 (1995).
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(5) - LEYBROS (A.), ROUBAUD (A.), GUICHARDON (P.), BOUTIN (O.) - Supercritical water oxidation of ion exchange resins : Degradation mechanisms - . Proc. Safety & Env. Protect, 88, pp. 213-222 (2010).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
SCFI – AquaCritox® – Smarter Environmental Technology : http://www.scfi.eu/
Innoveox : http://www.innoveox.com/
Superwater Solutions : http://www.superwatersolutions.com/
General Atomics : http://ga.publishpath.com/hazardous-waste-destruction
Japan Environmental Safety Corporation : http://www.jesconet.co.jp/eg/facility/tokyo.html
HAUT DE PAGE
[Modar Inc.] – Processing Methods for the oxidation of organics in supercritical water – WO 81/03169
[Modar Inc] – Method for supercritical water oxidation – WO 92/21621
[Modell] – Supercritical water oxidation process and apparatus of organics with inorganics WO93/00304 – PCT/US92/05320
[Modar Inc] – Method and apparatus for solids separation in a wet oxidation type process – WO/8902874 – PCT/US88/03239
[General Atomics] – Downflow hydrothermal treatment – EP 1076042
[Chematur Engineering AB] – A high pressure and high temperature system – WO 01/17915
[Aerojet General Co] – Supercritical water oxidation reactor with wall conduits for boundary flow control – US 95/ 5387398
[Foster Wheeler] – Process and apparatus for supercritical water oxidation – EP 0708058
[ABB] – Method for supercritical...
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