Des solutions en matière d’utilisation rationnelle des ressources pour dynamiser l’industrie européenne
Les processus industriels dans des secteurs tels que la céramique, les produits chimiques et la sidérurgie se caractérisent par une grande consommation d’énergie thermique, une forte demande en eau et des flux de déchets importants. Cela en fait des cibles clés pour l’innovation technologique dans le cadre de la transition vers une économie circulaire. «La fabrication de carreaux de céramique, par exemple, repose en grande partie sur des séchoirs à pulvérisation et des fours alimentés au gaz naturel, qui représentent une part importante de la consommation d’énergie thermique», explique Luca Montorsi, coordinateur du projet iWAYS(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) à l’Université de Modène et Reggio d’Émilie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) en Italie. «De même, les installations industrielles rejettent souvent des eaux usées contenant des ressources précieuses ou nécessitant un traitement coûteux avant d’être éliminées. Ces pratiques représentent une occasion manquée de récupération des ressources et de circularité.»
Gestion circulaire des ressources industrielles
Le projet iWAYS a cherché à résoudre ce problème en développant et en démontrant des technologies intégrées pour la gestion circulaire des ressources industrielles. Au cœur du projet se trouvaient trois piliers technologiques, le premier étant la récupération de chaleur. Un économiseur à condensation à caloduc (HPCE) a été utilisé pour réutiliser la chaleur au sein du processus industriel, ce qui a permis de réduire la consommation de combustible. L’équipe du projet a également mis au point des systèmes de traitement des eaux usées modulaires et adaptables. Ces systèmes intégraient des combinaisons d’unités de traitement telles que l’ultrafiltration, la nanofiltration, la flottation à air dissous, la distillation membranaire et la nanofiltration photocatalytique. Une troisième innovation majeure concerne les systèmes numériques de suivi des données et d’aide à la décision. Ces technologies intégrées ont ensuite été validées par trois démonstrations industrielles à grande échelle représentant différents secteurs industriels: une usine de fabrication de carreaux de céramique, une usine de traitement chimique et une usine de fabrication d’acier.
Amélioration de l’efficacité des processus
Le projet iWAYS a démontré que la récupération de chaleur intégrée, la réutilisation de l’eau et les systèmes de surveillance numérique peuvent être utilisés pour améliorer l’efficacité des ressources industrielles. L’une des réalisations les plus importantes a été le déploiement réussi du HPCE dans des conditions industrielles réelles. Dans l’usine de céramique, par exemple, le système a récupéré des quantités substantielles d’énergie thermique à partir des gaz d’échappement du séchoir de pulvérisation. «En tant qu’inventeur du HPCE et directeur technique d’iWAYS, je suis fier de la façon dont nous avons repoussé les limites avec audace», déclare le professeur Hussam Jouhara de l’Université Brunel de Londres(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). «iWAYS démontre que lorsque des idées novatrices rencontrent une véritable ambition industrielle, nous pouvons transformer la durabilité d’une simple aspiration en une réalité concrète.» Lors de la démonstration dans l’industrie chimique, le système de traitement des eaux a permis de réduire la consommation d’eau douce de 60 000 tonnes par an, ce qui dépasse largement les objectifs initiaux du projet. Le projet a également permis d’intégrer avec succès des capteurs, des systèmes de contrôle industriel et des outils d’analyse basés sur le cloud afin d’assurer une surveillance haute résolution des processus industriels.
Vers une mise en œuvre industrielle
Luca Montorsi et son équipe estiment que les résultats de l’étude iWAYS constituent une base solide pour la poursuite du développement technologique. Il reste toutefois plusieurs étapes importantes à franchir pour que les innovations issues du projet se traduisent pleinement par une adoption industrielle généralisée. «L’une des principales étapes suivantes consiste à étendre et à reproduire les technologies démontrées dans d’autres secteurs industriels», ajoute-t-il. «Les principes sous-jacents de la récupération de la chaleur, de la réutilisation de l’eau et de la surveillance numérique sont applicables à de nombreuses autres industries.» De nombreuses technologies développées dans le cadre du projet ont également nécessité une optimisation plus poussée. Il s’agit notamment d’affiner la conception des échangeurs de chaleur, d’améliorer la durabilité des membranes dans les systèmes de traitement de l’eau et de renforcer l’automatisation des plates-formes de surveillance. Une autre étape cruciale consistera à trouver des moyens de surmonter les obstacles pratiques à l’adoption, tels que les coûts d’investissement initiaux élevés. «Dans l’ensemble, la prochaine étape consistera à transformer ces avancées technologiques en solutions industrielles évolutives», note Luca Montorsi. «Les résultats que nous avons obtenus ensemble ici démontrent la force de la collaboration et marquent une étape importante vers un avenir plus durable et plus économe en ressources.»
