Oxydation par voie humide

L’oxydation par voie humide est un traitement des déchets aqueux contenant des composés organiques. Le traitement a lieu à haute température et haute pression dans des conditions sous-critiques. Ce procédé est notamment utilisé pour traiter les effluents de l'industrie chimique et les boues d'épuration. La valorisation des effluents de l'industrie du papier via la production de vanilline ainsi que la récupération de soude caustique est également possible.

Histoire

L'oxydation par voie humide a été brevetée pour la première fois en Suède en 1911 pour la destruction des effluents de l'industrie du papier[1]. Toutefois, c'est son utilisation pour la production de vanilline synthétique en 1940 qui rend le procédé connu via le procédé Zimpro[2]. Ce procédé utilisait les effluents de l'industrie du papier comme matière première. Puis en modifiant les conditions opératoires, le procédé permit également l'élimination de la liqueur noire issue de la fabrication du papier avec une récupération d'énergie et de soude caustique.

Dans les années 1960, le procédé fut appliqué aux boues d'épuration pour améliorer leur traitment[3],[4]. Cette application fut désignée sous le nom de LPO (Low Pressure Oxidation, oxydation à basse pression). Les deux décennies suivantes ont vu le développement de l'oxydation catalytique notamment pour le traitement de déchets industriels.

Les années 1990 ont conduit à l'extension de l'utilisation du procédé pour le traitement des boues d'épuration en Europe ainsi qu'à l'intégration du procédé dans la récupération de composés inorganiques dans les effluents industriels[5].

Les principaux procédés disponibles commercialement sont le procédé Zimpro, le procédé ATHOS[6], le procédé LOPROX, le procédé Ciba-Geigy, le procédé WPO et le procédé ORCAN[7],[8].

Procédé

Schéma d'une installation d'oxydation par voie humide

Le principe est le même que pour l'incinération : l'oxydation des composés, mais dans un milieu aqueux à haute température (200 à 300 °C) et haute pression (20-150 bar) en présence d'un composé oxydant (air, dioxygène, eau oxygénée, etc.) et parfois d'un catalyseur[8].

Un temps de réaction de quelques minutes à plusieurs heures peut être nécessaire pour réduire la concentration des produits organiques en fonction de leur dégradabilité. Entre 75 et 90 % de la matière organique mesurée en demande chimique en oxygène (DCO) est ainsi éliminée[8]. Les produits du traitement consistent en gaz carbonique, diazote et vapeur d'eau pour les effluents gazeux et solution aqueuse d'acide acétique, d'ammoniaque, de sulfates, de phosphates et de sels d'halogénures pour les effluents liquides. Un résidu solide est également présent constitué de sels minéraux insolubles.

Comme l'oxydation de composés organiques est exothermique, la réaction est auto-entretenue si la concentration en matière organique est suffisante et permet dans des conditions optimales de récupérer de l'énergie sous forme de vapeur.

Une amélioration du rendement peut être atteinte par l'utilisation de catalyseur notamment à base de cuivre, de fer ou de manganèse (réduction de la DCO pouvant être supérieure à 99 %). D'autres catalyseurs sont également possibles (cobalt, bismuth, platine[7]) mais ne sont pas utilisés à l'échelle industrielle.

Notes et références

  1. (en) Vedprakash S. Mishra, « Wet Air Oxidation », dans Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 34, no 1, janvier 1995, p. 2-48 [lien DOI (page consultée le 12 septembre 2011)] 
  2. F. J. Zimmermann, Brevet US 2399607, 1943
  3. E. W. Schoeffel, Brevet US 3060118, 1962
  4. G. H. Teletzke, Brevet US 3256179, 1966
  5. (en) C. Maugans et C. Ellis, « Wet Air Oxidation: A Review of Commercial Sub-Critical Hydrothermal Treatment », dans Twenty First Annual International Conference on Incineration and Thermal Treatment Technologies, 13-17 mai 2002 [texte intégral (page consultée le 12 septembre 2011)] 
  6. Présentation du procédé ATHOS. Consulté le 2 septembre 2011
  7. a et b (en) Suresh K. Bhargava, « Wet Oxidation and Catalytic Wet Oxidation », dans Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 45, no 4, 25 janvier 2006, p. 1221-1258 [lien DOI (page consultée le 2 septembre 2011)] 
  8. a, b et c (en) F. Luck, « Wet air oxidation: past, present and future », dans Catalysis Today, vol. 53, no 1, 15 octobre 1999, p. 81-91 [lien DOI (page consultée le 2 septembre 2011)] 

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Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Oxydation par voie humide de Wikipédia en français (auteurs)

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