Traitement des COV par un procédé hybride adsorption-ozonation

Parmi les nombreux polluants identifiés dans les problématiques de pollutions atmosphériques, on trouve les composés organiques volatils (COV). Ce sont des composés qui sont naturellement à l’état gazeux ou qui s’évaporent facilement à température et pression ambiante. Trente-six pour cent des émissions de COV proviennent de l’industrie manufacturière, essentiel-lement du fait de l’utilisation de solvants, dégraissants, conservateurs…

Les nuisances occasionnées par ces émissions peuvent être directes (risques toxicologiques) et indirectes (pollution photochimique). Afin de lutter contre ces pollutions, un certain nombre de protocoles, de directives et de lois ont été mis en place au niveau international, européen et national. Ainsi, les acteurs des différents secteurs industriels concernés ont fait des efforts importants pour diminuer l’utilisation de solvants et pour favoriser les opérations de recyclages des COV. Mais l’approche de type « technologie propre » ne suffit pas toujours et souvent il est nécessaire de capter ces rejets et de les traiter.

Les techniques de traitement classiques disponibles sur le marché sont classées en deux familles :

• les procédés dits « récupératifs », comprenant les procédés par absorption, adsorption, condensation et les procédés membranaires ;

• les procédés dits « destructifs », comprenant les oxydations thermiques et catalytiques, les traitements biologiques, les procédés photocatalytiques et l’absorption avec réaction chimique.

Le choix d’un traitement adéquat dépend de nombreux facteurs : le débit et la concentration en COV, la nature des molécules, la complexité du mélange et bien sûr du coût de sa mise en place et de son utilisation. Ces procédés se heurtant souvent à des limitations, technologiques ou économiques, de nouveaux procédés émergent. Ainsi, les procédés d’oxydation avancée (POA) font l’objet de recherches accrues depuis quelques années. Leur but est de créer des espèces oxydantes (oxygène atomique, radicaux hydroxyles…) très réactives et peu sélectives par rapport à la nature des COV. L’ozone peut être une source de ces espèces oxydantes.

Le procédé développé ici est un procédé hybride, associant le couplage de deux techniques – l’adsorption sur zéolithes et l’oxydation par ozone – en un seul et même réacteur, à pression et température ambiantes. Le choix de l’adsorbant s’est porté sur des zéolithes du fait de leur stabilité chimique et thermique. Plus précisément, des zéolithes hydrophobes ont été choisies afin de s’affranchir des problèmes d’humidité des effluents à traiter. Lors de la phase d’adsorption, les COV sont piégés en continu dans la matrice poreuse constituée par des zéolithes. Un courant d’air ozoné est envoyé séquentiellement dans le réacteur pour oxyder les COV adsorbés et régénérer le matériau. L’oxydation étant réalisée à température ambiante, la formation de sous-produits toxiques tels que les oxydes d’azote et les dioxines peut être évitée. Tous les types de composés organiques volatils peuvent a priori être traités par ce procédé. Les secteurs d’activité concernés sont donc tous les secteurs utilisateurs de COV avec des émissions plus ou moins diffuses : application de peintures ou revêtements, colles, adhésifs, imprimeries, utilisateurs de pompes à vide à anneau liquide, évents, pertes…

Le procédé devrait être relativement compact et pourrait donc s’adapter dans les ateliers où la surface au sol est limitée. Enfin, sa simplicité et son automatisation potentielle constituent des critères intéressants pour une mise en place industrielle.

Cet article rappelle dans un premier temps la problématique des COV, le contexte réglementaire international, les directives en cours en France et l’état de l’art technologique actuel. Dans un deuxième temps, le procédé de traitement est développé : son principe théorique et technique et les différents solides testés. Enfin, les résultats des essais en laboratoire sont détaillés : les interactions entre l’oxydant et les différentes matrices poreuses, la sélectivité du traitement et le fonctionnement en séquences adsorption puis ozonation. Une estimation du coût de traitement est finalement présentée.