Bibliographie & annexes
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Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
La formation de tartre dans les circuits industriels ou dans les appareils électroménagers utilisant de l’eau pose d’énormes problèmes techniques et économiques. L’enjeu est de trouver des solutions antitartre respectueuses de l’environnement, à faible coût de production et répondant aux réglementations en vigueur. Après une présentation du tartre, de son mécanisme de formation et des indices permettant de qualifier une eau, l’article expose les principales méthodes de caractérisation de l’entartrage. Ensuite, les méthodes de lutte contre l’entartrage seront présentées en commençant par les traitements amont, puis les inhibiteurs chimiques ainsi que leur impact environnemental. Une attention particulière sera portée aux inhibiteurs à base de végétaux.
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The scale formation in industrial or domestic water supplying system causes numerous technical and economic issues. Find green anti-scale solutions, with low production costs and in accordance with current regulations is a key challenge. In this paper, scale and its formation mechanism will be first developed, followed by a brief introduction to indexes used in water quality. Then, the article will develop the main scaling characterization methods. Finally, upstream treatments and chemical inhibitors, allowing to avoid scale formation, will be presented. A special attention will be paid to the environmental impact of chemicals and their green alternatives using plant extracts.
Auteur(s)
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Amaury BUVIGNIER : Ingénieur de Recherche - ODYSSEE Environnement, Le Mans
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Hélène CHEAP-CHARPENTIER : Enseignant-chercheur - EPF, école d’ingénieurs, Cachan - Laboratoire Interfaces et Systèmes Électrochimiques (LISE), Paris
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Fabrice CHAUSSEC : Directeur Innovation - ODYSSEE Environnement, Le Mans
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Guénolé CHAUSSEC : Ancien expert international « Eaux et Environnement » du groupe RENAULT, - Boulogne-Billancourt
INTRODUCTION
Les phénomènes d’entartrage se caractérisent par la formation de dépôts incrustants, compacts et adhérents à la surface des matériaux en contact avec l’eau naturelle. Ils peuvent toucher tous les secteurs d’activité tels que l’agriculture, les industries ou encore la distribution d’eau potable.
Il est intuitif que les dépôts de tartre génèrent des problèmes techniques très importants comme une obstruction partielle ou totale des tuyauteries. Il faut savoir que ces phénomènes ont aussi des conséquences financières considérables, liées par exemple au nettoyage, au remplacement des structures, au manque à gagner provoqué par les arrêts de production, aux pertes énergétiques... Ces dépenses improductives sont évaluées à environ 1,5 milliard d’euros par an en France . Dans les installations nucléaires, la puissance produite est souvent limitée par les dépôts de tartre dans les tours de refroidissement .
Les facteurs physiques influençant la formation de tartre avec l’utilisation de l’eau naturelle dans les circuits sont dus essentiellement aux variations de la température, de la pression et de la concentration en sels minéraux.
L’augmentation de température survient au niveau des systèmes d’échangeurs de chaleur et dans les conduites de distribution d’eau. La présence de tartre sur les parois d’un échangeur induit une augmentation de la résistance thermique interne, ce qui diminue sa durée de vie mais surtout son rendement avec une perte d’efficacité. En effet, si l’on considère qu’il s’agit principalement de carbonate de calcium (CaCO3), le tartre est 15 à 30 fois moins conducteur que l’acier .
Par conséquent, il est très important de pouvoir maîtriser les phénomènes d’entartrage. Pour ce faire, des traitements spécifiques existent, faisant appel à des pré-traitements et des produits de conditionnement. Cependant ces produits conventionnels font intervenir du carbone fossile issu de la pétrochimie dans leur cycle de vie. À long terme, cette ressource n’est pas soutenable. Il est donc essentiel de trouver des solutions plus respectueuses de l’environnement et plus économiques pour inhiber ces phénomènes.
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Le tartre touche aussi bien les installations industrielles que domestiques.
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Les dépôts de tartre se forment généralement sur les parois d’échangeurs de chaleur et génèrent des pertes d’efficacité et/ou des casses de matériel.
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Conditionner l’eau permet d’empêcher le phénomène d’entartrage et donc de limiter un gaspillage énergétique et financier.
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KEYWORDS
scale precipitation | water characterization | scaling inhibitors | bio-sourced inhibitor
DOI (Digital Object Identifier)
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Lutte contre l’entartrage en milieu industriel
En anglais
2. Méthodes d’évaluation en laboratoire du phénomène d’entartrage
2.1 Précipitation rapide contrôlée
Aussi appelée Fast Controlled Precipitation (FCP), c’est une méthode non électrochimique, basée sur le dégazage modéré du CO2 dissous dans l’eau de façon à élever progressivement le coefficient de sursaturation de la solution d’étude. Grâce à l’agitation modérée de l’eau, les équilibres calco-carboniques se déplacent vers la formation du carbonate de calcium solide en solution. De cette manière, la germination et la précipitation du CaCO3 se rapprochent des conditions rencontrées dans la nature ou les circuits industriels dont les systèmes de refroidissement semi-ouverts.
Elle permet de suivre simultanément l’évolution du pH et de la résistivité au cours du temps.
En d’autres termes, cette méthode développée par Lédion et al. consiste à accélérer la précipitation du CaCO3 en dégazant le CO2 dissous par agitation modérée . Le suivi du pH et de la résistivité en fonction du temps permet de caractériser le pouvoir entartrant de l’eau en présence ou non d’inhibiteur, comme le montre la figure 4. Lors du stripping du CO2, on observe d’abord une augmentation du pH ainsi qu’une légère augmentation de résistivité, causée par la germination de cristaux. À partir de 50 min, on constate une chute du pH associée à une rupture de pente de la résistivité, causée par la précipitation massive en solution du CaCO3 ; le temps de précipitation est atteint (tp).
Dans ces conditions, l’indice de sursaturation est de l’ordre de 1,30 à 1,48, ce qui garantit une précipitation « douce » représentative du milieu réel.
...
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Méthodes d’évaluation en laboratoire du phénomène d’entartrage
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ROSSET (R.) - Les procédés physiques antitartres : mythe ou réalité ? - L’actualité chimique 1-2, 125-148 (1992).
-
(2) - ROSSET (R.) - Les méthodologies d’étude des procédés antitartres. - Techniques Sciences Méthodes (TSM) 11, 563-569 (1993).
-
(3) - LIN (W.), COMBAZ (P.), HÉBERT (C.), PERICHON (C.) - Détection automatique de la menace d’entartrage du circuit de refroidissement d’une centrale nucléaire. - L’eau, l’industrie, les nuisances, 180, 51-54 (1995).
-
(4) - DOBERSEK (D.), GORICANEC (D.) - Influence of water scale on thermal flow losses of domestic appliances. - International journal of mathematical models and methods in applied sciences, 1, 55-61 (2007).
-
(5) - DEGRÉMONT (S.A.) - Mémento technique de l’eau. - Degrémont Suez (2005).
-
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