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RÉSUMÉ
Pour des raisons sanitaires, de conservation, de concentration et de déshydratation …, les applications du froid sont nombreuses dans l’industrie alimentaire. D’autres secteurs, Comme les industries de transformation (mécaniques, du caoutchouc, des plastiques), le génie chimique, La liquéfaction des gaz, le génie civil ou le traitement des effluents utilisent aussi les procédés de réfrigération.
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Christophe MARVILLET : Professeur du CNAM (Conservatoire national des arts et metiers) - IFFI-CNAM (Institut français du froid industriel et du génie climatique) Paris, France
INTRODUCTION
On a montré dans l’article précédent (Généralités) [BE 9 755], l’extrême diversité des propriétés des corps et des mécanismes de transformation pouvant être fortement affectés par un abaissement de la température. Il n’est donc pas surprenant de rencontrer des utilisations diverses du froid dans la plupart des domaines industriels.
L’industrie agroalimentaire est le secteur le plus concerné par l’utilisation du froid. Les fonctions qui y sont associées sont la conservation des propriétés organoleptiques et des qualités sanitaires des produits, le contrôle des processus de fermentation, en particulier pour le vin et la bière, la concentration de jus et la déshydratation de produits.
Les industries de transformation concernées sont la plasturgie pour le contrôle de température des moules, l’industrie des caoutchoucs pour la valorisation des techniques de cryobroyage, les industries mécaniques pour les techniques de frettage, le durcissement des matériaux ou le traitement de surface. De façon plus générique, la déshumidification de l’air comprimé fait largement appel aux techniques du froid.
La production et la liquéfaction de gaz industriels, la liquéfaction et la purification des gaz d’hydrocarbures constituent un enjeu économique majeur. Ces procédés intègrent, pour la plupart, des dispositifs de production de froid faisant appel à des cycles et des technologies de composants particulièrement complexes.
Le traitement des déchets (gazeux, liquides, solides) fait aujourd’hui appel de plus en plus aux techniques frigorifiques et cryogéniques : ainsi la captation des vapeurs de COV (composés organiques volatils) repose fréquemment sur la condensation et l’adsorption à basse température, et la purification des effluents liquides peut être basée sur les techniques de congélation ou de cristallisation.
Les applications du froid en génie civil se sont développées depuis de nombreuses années que ce soit pour la consolidation des sols lors de la réalisation d’ouvrage souterrain (tunnel, réseau métropolitain…) ou pour le refroidissement de grandes structures en béton.
Les domaines des loisirs ont également bénéficié des progrès des technologies du froid que ce soit dans le domaine bien connu des patinoires ou dans un domaine plus récent en rapide expansion qu’est la production de la neige artificielle.
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MOTS-CLÉS
Procédés industriels Réfrigération Industrie agro-alimentaire Industrie mécanique Industrie chimique
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- Version archivée 1 de oct. 2001 par Christophe MARVILLET
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4. Le froid dans les procédés de traitement des effluents
4.1 Procédés concernés
De nombreux procédés industriels génèrent des rejets sous forme gazeuse ou liquide. Ces rejets peuvent avoir des effets nocifs sur l’environnement et sont, pour la plupart, concernés par des réglementations internationales, européennes et nationales qui visent à limiter leur émission et à favoriser les techniques de valorisation ou de destruction.
Les techniques frigorifiques – comme nous l’avons montré pour certaines applications dans les paragraphes précédents – contribuent à divers procédés de séparation :
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la condensation de vapeur permet de séparer des composés de volatilités différentes ;
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l’adsorption sur milieu solide est facilitée par de faibles niveaux de température ;
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la cristallisation ou la congélation (avec des solutions aqueuses en particulier) permet de séparer les solides en solution (sels, par exemple) de leur solution mère.
L’application, aux procédés de séparation, des techniques de réfrigération et des techniques cryogéniques se justifie lorsque :
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les polluants gazeux sont très volatils et que les normes d’émission à l’atmosphère imposent des valeurs de concentration qui se traduisent par des températures de rosée notablement inférieures à la température ambiante : c’est le cas des composés organiques volatils (COV) dont l’utilisation est très répandue, en particulier comme solvants dans la chimie, le textile, l’imprimerie, les peintures… ;
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les effluents liquides sont des solutions aqueuses dont la congélation partielle débute à des températures proches de 0 °C ;
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les effluents liquides sont constitués de matériaux en solution dont la solubilité, fortement décroissante avec la température, justifie l’abaissement de température de la solution.
Le développement industriel de ces techniques est récent et reste fortement dépendant des réglementations environnementales mises en place. Le durcissement prévisible de celles-ci permet d’envisager une application accrue de ces techniques qui concernent encore, à ce jour, un marché restreint.
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