Traitement des eaux usées
L’hydrolyse thermique est un processus au cours duquel les longues chaînes de molécules qui forment la cellulose et l’hémicellulose sont brisées à l’aide de la chaleur afin d’obtenir les éléments constitutifs des molécules. Cela en fait un prétraitement économique pour la biomasse utilisée pour produire du bioéthanol ou du biogaz.
La biomasse cellulosique étant abondante, elle a suscité l’intérêt en tant que matière première bioénergétique qui n’entre pas en concurrence avec les cultures vivrières, évitant ainsi les effets négatifs potentiels sur les prix que l’utilisation de ces cultures à des fins bioénergétiques pourrait entraîner. La technologie permet d’utiliser certains déchets industriels pour produire de l’énergie.
HYDROLYSE
Il existe trois types d’hydrolyse qui brisent les barrières de lignine de la biomasse et décomposent les molécules de cellulose et d’hémicelluloses en sucres :
- Enzymatique: Utilisation d’enzymes biologiques pour briser les structures : efficace mais coûteux.
- Acide dilué: L’inconvénient de cette méthode est que l’utilisation d’acides nécessite des matériaux coûteux et que les effluents peuvent causer des problèmes environnementaux.
- Traitement thermique: L’application de températures et de pressions élevées permet d’obtenir les mêmes effets ; la dépressurisation à la vapeur permet d’améliorer encore le processus.
Figure : Prétraitement par hydrolyse thermique
Les procédés thermiques sont les plus prometteurs, mais ils utilisent traditionnellement un procédé de chauffage par lots avec dépressurisation rapide de la vapeur. Ce procédé implique des coûts d’investissement élevés et présente certains inconvénients opérationnels par rapport à un processus continu.
HYDROLYSE THERMIQUE CONTINUE DÉVELOPPÉE PAR DES ÉCHANGEURS DE CHALEUR HRS
L’hydrolyse thermique consiste à chauffer la biomasse à une température comprise entre 160°C et 180°C sous haute pression. Au cours de ce processus, la biomasse produit de grandes quantités d’autres matériaux solides qui ont un effet négatif sur le fonctionnement efficace des échangeurs de chaleur utilisés. Pour remédier à ce problème, le traitement par lots permet un nettoyage régulier, mais son coût d’investissement est élevé car il nécessite des cuves de traitement spéciales.
L’utilisation d’échangeurs de chaleur à surface raclée brevetés de la série HRS Unicus permet de résoudre bon nombre de ces problèmes. L’utilisation d’un échangeur de chaleur à surface raclée rend l’hydrolyse thermique continue à la fois possible et thermiquement efficace, tandis que l’ajout de la récupération de chaleur en transférant la chaleur de la biomasse chaude sortante à la biomasse froide entrante permet de réaliser des économies d’énergie significatives.
Grâce à la série Unicus, HRS a breveté des procédés d’hydrolyse thermique avec et sans explosion de vapeur. Ces deux procédés présentent les avantages suivants :
- Un processus continu permet une production plus efficace
- Les échangeurs de chaleur à surface raclée évitent les problèmes d’encrassement
- La récupération d’énergie permet de réduire considérablement les coûts de fonctionnement
- Le procédé peut être appliqué à différentes matières premières
- Peut être utilisé pour la production de biogaz ou de bioéthanol
- La technologie peut être adaptée aux installations existantes afin d’améliorer le rendement.
- En fonction de la matière première utilisée, le rendement peut être augmenté (pour produire plus de biocarburant) et le temps de fermentation réduit (avec des digesteurs plus petits).
HYDROLYSE THERMIQUE AVEC EXPLOSION DE VAPEUR
La biomasse est d’abord préchauffée. Elle est ensuite chauffée à haute pression afin de réaliser l’hydrolyse thermique. La biomasse passe ensuite dans une cuve pour une dépressurisation rapide et la vapeur qui s’en dégage est alors utilisée dans la phase initiale de préchauffage. La biomasse hydrolysée est ensuite refroidie pour être stockée.
Figure : Hydrolyse thermique avec explosion de vapeur
Produits de HRS Heat Exchangers pour le traitement de la biomasse
Échangeurs de chaleur :
- Échangeurs de chaleur à surface raclée : Série HRS Unicus
- Échangeurs de chaleur à double tube : Série HRS DTI