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Libérer le potentiel de flux de déchets liquides

Les déchets sont de plus en plus considérés comme une ressource. Des pratiques bien établies, telles que le recyclage du papier et de l’aluminium, au développement de l’économie circulaire, un volume croissant de ressources est maintenant récupéré à partir de matériaux qui n’étaient auparavant que des déchets gênants.

Matt Hale, directeur des ventes et du marketing international chez HRS Heat Exchangers, explique comment extraire la valeur des flux de déchets liquides et déterminer les éléments à prendre en compte lors du choix de la technologie.

Matt Hale, échangeurs de chaleur HRS

Matt Hale, échangeurs de chaleur HRS

Pourquoi récupérer les déchets?

La valorisation des déchets consiste à récupérer de la valeur à partir de déchets, par exemple en les réutilisant ou en les recyclant, ou en les compostant ou en les digérant de manière anaérobie et en les convertissant en produits plus utiles tels que des matériaux, des produits chimiques, des combustibles ou d'autres sources d'énergie.

Dans une économie circulaire, comparée à une économie linéaire, les matériaux contenus dans les produits sont réutilisés, transformant ainsi les déchets auparavant lourds en ressources précieuses.

L'Union européenne a proposé de doubler son taux de productivité des ressources de 2030 et a adopté dans ce cadre une communication intitulée «Vers une économie circulaire: un programme zéro déchet pour l'Europe», en juillet 2014.

À l'instar des principaux acteurs industriels et entreprises, il affirme que la transition vers une économie circulaire peut avoir un effet positif sur la croissance économique et renforcer la compétitivité des entreprises, en plus de procurer un certain nombre d'avantages environnementaux.

Libérer le potentiel de flux de déchets liquides

Le traitement des eaux usées et l'extraction de l'eau ont également été identifiés comme une plateforme clé sur laquelle baser le développement technologique de tels systèmes de production circulaires. Un traitement efficace de l’eau et la récupération des matériaux peuvent générer un double rendement économique.

Chaque mètre cube d'eau recyclée ou réutilisée entraîne une réduction correspondante de la demande en eau de ville et du rejet des eaux usées. L'empreinte énergétique et carbone associée à la récupération des matériaux présente également des avantages par rapport à l'extraction et au traitement primaires, ainsi que des avantages environnementaux supplémentaires résultant de la réduction des impacts sur l'élimination des déchets.

En outre, les chercheurs identifient de plus en plus les flux de déchets issus de la transformation des aliments et de la chaîne d’approvisionnement comme une ressource majeure pour le développement de produits et de procédés biologiques, suggérant que la valorisation des déchets d’aliments devrait être axée sur les produits spécialisés et les produits spécialisés de plus grande valeur.

Exemples de récupération de ressources

Nous sommes encore loin du développement commercial de bioraffineries à grande échelle capables de traiter les eaux usées afin de produire une gamme de produits comprenant des biocarburants, de l'énergie, des engrais, des métaux, des milieux inertes et toute une gamme de produits chimiques fins. sont déjà établis.

L’utilisation de la digestion anaérobie (AD) pour récupérer l’énergie et créer un biofertilisant organique (digestat) à partir de déchets d’aliments et d’eaux usées est désormais répandue, et il existe divers exemples de récupération de matériaux à partir de différents flux de déchets à toutes les échelles, des premières recherches aux activités commerciales. des unités de récupération dans des installations industrielles et des installations de traitement des eaux dans le monde entier.

HRS unicus - Flux de déchets liquides

Voici quelques exemples de ce type de récupération de matériel:

  • Récupération d'éléments nutritifs essentiels tels que le phosphore dans les eaux d'égout pour les utiliser comme engrais agricoles.
  • La récupération potentielle de biopolymères tels que les polyhydoxyalcanoates (PHA) et les polyphénols à partir des eaux usées des moulins à huile.
  • Les eaux usées de fromage et de lactosérum comprennent les flux de déchets, notamment le lactosérum et les eaux de lavage, et pourraient être traitées à l'aide de divers processus afin de produire une gamme de produits utiles dans l'industrie alimentaire et pharmaceutique, tels que les protéines de lactosérum, les peptides, le lactose et le glucose. et d'autres produits chimiques utiles.
  • La récupération des produits de levure usée à partir de divers procédés destinés à être utilisés dans la production alimentaire, tels que la stabilisation et l’amortissement du pH. La transformation des fruits est un autre secteur idéalement placé pour tirer parti de la valeur potentielle de certains de ses déchets. Les déchets d’écorces d’agrumes représentent jusqu’à la moitié du volume total des agrumes transformés dans le monde et contiennent jusqu’à 80 pour cent en eau. C'est une source potentielle de nombreux produits utiles, y compris les fibres alimentaires, les antioxydants, les colorants alimentaires et les arômes, et contient une grande variété de composés, notamment la cellulose, la pectine, les sucres, les hémicelluloses, les flavonoïdes et les huiles essentielles telles que le D-limonène.

Série HRS unicus / Flux de déchets liquides

Vers une décharge liquide nulle

ZLD (Zéro Liquide) est une technique par laquelle les flux de déchets liquides sont éliminés. Au lieu d'être rejetées à la fin du cycle de traitement, toutes les eaux usées sont purifiées et recyclées, tandis que d'autres résidus, qui incluent souvent le type de sous-produits de valeur mentionné ci-dessus, sont extraits.

Divers procédés sont utilisés dans la ZLD, notamment la bioréaction à membrane, l'osmose inverse, l'électrolyse, la filtration et plus encore. Cependant, l'évaporation est également un processus clé, à la fois pour concentrer suffisamment les résidus et permettre leur extraction économique ou leur élimination physique, et dans le cadre du processus de purification de l'eau.

Cependant, les mélanges solide-liquide sont complexes et il est important que la première étape de tout projet potentiel comprenne une étude de recherche visant à évaluer la nature du ou des flux de déchets et les niveaux de saturation requis. Dans des expériences de laboratoire, HRS évalue les concentrations maximales pouvant être atteintes pour différents régimes de température. Cela détermine ensuite le type d'équipement que nous concevons.

Par exemple, à des températures élevées, plus de sels peuvent être dissous que des températures basses.

L'importance de l'évaporation

Les échangeurs de chaleur HRS ont participé à des projets ZLD en Europe utilisant des systèmes d'évaporation, notamment la récupération de sulfates de potassium et de sodium à partir de flux de déchets de saumure organiques. Un processus HRS typique peut comprendre trois étapes:

  1. Évaporation / concentration (en utilisant un ou plusieurs évaporateurs en fonction des matériaux utilisés et du niveau de concentration requis) à des niveaux supérieurs au point de saturation à température élevée.
  2. Refroidissement du produit pour provoquer la formation de cristaux de sel.
  3. Cristallisation supplémentaire dans des réservoirs spécialement conçus et séparation des cristaux formés pour permettre leur traitement en vue de leur utilisation. Dans la troisième étape, il reste une couche de surnageant de solution concentrée après la séparation des cristaux. Cette solution est renvoyée vers le deuxième évaporateur pour se concentrer à nouveau au-dessus de son point de saturation.

Choix correct de l'échangeur thermique pour la récupération du produit

Les étapes d'évaporation et de refroidissement entraînent un encrassement important des matériaux à l'intérieur de l'équipement. Par conséquent, les échangeurs de chaleur à surface raclée de la série HRS Unicus sont utilisés pour maintenir l'efficacité thermique et pour éliminer l'encrassement au fur et à mesure. Couplé aux refroidisseurs HRS R Series et aux réservoirs de cristallisation conçus sur mesure, le résultat est un processus efficace qui peut fonctionner en continu sans nécessiter de temps d'arrêt programmé.

Dans l'exemple ci-dessus, deux évaporateurs sont utilisés pour concentrer et éliminer l'eau pure de la solution, qui peut être utilisée ailleurs. Les refroidisseurs et les cristalliseurs produisent des cristaux solides et le reste de la solution retourne au processus d'évaporation. Il ne reste aucun déchet liquide après le processus, ce qui permet de réduire les coûts de gestion des déchets et de récupérer les précieux sels.

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