Traitement des COV

Dans l’industrie, les composés organiques volatils (COV) sont émis par des phénomènes de combustion (gaz d’échappement, cheminées, fours, etc.) ou par évaporation au cours de la fabrication, la manipulation et le stockage de solvants, d’insecticides et d’autres produits chimiques organiques. En raison de leur grande volatilité, on les retrouve dans les atmosphères de travail et dans l’air extérieur, ce qui induit des risques sanitaires et environnementaux majeurs.

Identification des sources

Il existe différentes techniques de traitement des composés organiques volatils. On peut distinguer les techniques de “récupération” regroupant la condensation, l’absorption, et l’adsorption d’une part ; et les techniques dites de “destruction” par oxydation d’autre part. Le choix de la technique de traitement des COV dépend du type de composé :

  • Le flux (ou le volume) à traiter ;
  • La concentration et la quantité de produit ;
  • La comptabilité du produit avec la technique de traitement ;
  • L’efficacité de piégeage recherchée, etc.

Techniques de récupération des COV

Absorption

L’absorption est un processus de transfert de masse d’un composé, de la phase gazeuse vers la phase liquide. Le traitement par absorption consiste donc au passage de COV de l’effluent gazeux vers un liquide de lavage. On appelle l’effluent à traiter, le gaz porteur, contenant les polluants, et le liquide de lavage, le solvant. La performance de traitement qui peut en être attendue est un taux d’épuration supérieur à 90 %.

Adsorption

L’adsorption est un phénomène de transfert d’une molécule depuis la phase gazeuse ou liquide vers la surface d’un solide. On appelle le polluant, l’adsorbat et le solide l’adsorbant. L’adsorption repose sur la propriété que possèdent les surfaces solides de fixer certaines molécules de manière réversible par des liaisons électrostatiques. On distingue l’adsorption chimique et physique. Le matériau de garnissage le plus utilisé est le charbon actif (voir la page filtration sur charbon actif), qu’étudie et emploie la société Web’AIR depuis de nombreuses années.

Technique de condensation

En abaissant la température du flux, les COV passent en partie de la phase gazeuse à la phase liquide ou solide. Il arrive que des condenseurs soient utilisés comme systèmes de pré-traitement pour abaisser la température entrant dans un système adsorbant et piéger une partie des polluants. Généralement, une partie importante de l’énergie consommée est utilisée pour récupérer l’eau contenue naturellement dans l’air. C’est pourquoi, cette technique est recommandée pour des concentrations élevées de COV. Web’AIR a développé des solutions spécifiques de condensation couplées parfois au procédé d’adsorption (cf. produits). Cette association condenseur/adsorbeur est largement répandue en industrie.

Technique membranaire

Cette technique consiste à placer l’effluent à traiter au contact d’un film polymère dense maintenu sous pression, ayant des cavités inférieures à 2 nm. Le traitement de COV par procédé membranaire est très peu répandue dans le traitement des COV en industrie.

Technique de destruction des COV par oxydation

Le terme « transformation » serait plus adapté que « destruction » employé dans le langage courant. L’oxydation est le processus de conversion des COV en CO2, en eau et éventuellement en différents sous-produits d’oxydation (générés par des « hétéro-atomes ») qui peuvent s’avérer plus dangereux que le COV lui-même.

On distingue principalement trois grands types de procédés d’oxydation des COV : l’oxydation thermique, l’oxydation catalytique et l’oxydation biologique.

Oxydation thermique

Dans ce procédé, les COV sont considérés comme des combustibles et sont détruits à une température très élevée. L’oxydation thermique est souvent appelée « incinération » et l’équipement permettant ce procédé « incinérateur ». Les conditions de base d’une destruction thermique de polluants gazeux sont : température, turbulence, temps de séjour.

Oxydation catalytique

Dans le cas de l’oxydation catalytique, les COV sont transformés comme dans l’oxydation thermique, mais à des températures moins élevées, de l’ordre de 200°C à 450°C selon la nature des COV. Ce procédé permet de réduire les besoins énergétiques et de limite également la formation de certains produits secondaires tels que les oxydes d’azotes (NOx) ou les dioxines).

Oxydation biologique

L’oxydation biologique des COV consiste à mettre en contact l’effluent gazeux pollué avec des micro-organismes en suspension dans un liquide ou déposés sur un solide régulièrement arrosé. Les micro-organismes vont utiliser les composés organiques volatils comme substrat et les dégrader en une biomasse composée d’eau et de produits minéraux, de CO2 et éventuellement de sous-produits d’oxydation (dans le cas d’une oxydation incomplète). Cette méthode peut s’avérer très efficace (rendement de dégradation supérieur à 90 %). Toutefois, sa fragilité et sa difficulté de mise en place restent des freins majeurs à l’utilisation de ce procédé.

Les dangers

Le traitement de l’air est aujourd’hui un enjeu primordial tant d’un point de vue sanitaire que d’un point de vue environnemental. Les COV sont souvent dangereux pour l’Homme et très nocifs pour l’environnement. Il est essentiel de les traiter à l’aide de techniques spécifiques. L’industrie est regroupent des domaines d’activité produisant et utilisant d’importantes quantités de COV. Notons l’utilisation des solvants (chimie fine, de base, parachimie, impression,…) ou d’autres produits (raffinage du pétrole,…).

Quels impacts sur l’Homme ?

L’impact des COV sur l’Homme se fait de manière directe et sa gravité varie selon les produits concernés. Cela peut aller de la simple éruption cutanée (acétaldéhyde par exemple) jusqu’à la génération de cancers ou de mutations génétiques (comme par le benzène). Principalement en industrie, la pénétration des COV se fait par inhalation et par contact cutanée, et peut parfois être due à une ingestion.

De plus, comme dit précédemment, l’ozone a un effet direct sur l’Homme lorsqu’il se trouve dans la troposphère. Ces effets peuvent se manifester par de l’essoufflement, de la toux, une fatigue extrême, une irritation des yeux, etc. 

Quels impacts sur l’environnement ?

L’impact sur l’environnement peut s’effectuer de manière directe, car comme tout polluant photochimique, les COV contribuent à la dégradation forestière indirecte et de trois manières différentes:

  • Pollution photochimique : elle est due aux générations de radicaux, causée par les COV, qui vont oxyder les monoxydes d’azote (NO) en dioxydes d’azote (NO2), ce qui empêche alors la destruction de l’ozone (O3 + NO = O2 + NO2), dans la troposphère (proche de la Terre). Une augmentation de l’ozone a des effets néfastes sur la santé (troubles respiratoires) ainsi que sur l’environnement (gaz à effet de serre).
  • Destruction de la couche d’ozone stratosphérique : Cet ozone présent plus en altitude, permet de capter les rayons UV émis par le soleil et d’empêcher des mutations génétiques chez l’Homme. Or, les COV chlorés, produits généralement en grandes quantités, vont venir détruire cette couche, ainsi perturber l’équilibre naturel régissant sur la présence d’ozone dans l’atmosphère.
  • Effet de serre : La température moyenne de la Terre résulte de l’équilibre entre le flux de rayonnement IR (Infra Rouge) envoyé par le soleil et celui absorbé ou réfléchi et renvoyé, par la croute terrestre, vers l’espace. Le CO2, le CH4, l’O3, mais aussi les composés chlorés ou les autres COV, empêchent les IR de s’échapper vers l’espace. Cela engendre donc une hausse de la température sur notre planète.

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