Des filtres nettoyants à base de nanoparticules
De nos jours, les sources d'énergie renouvelable sont devenues absolument essentielles dans notre société consommatrice d'énergie. Les méthodes de valorisation énergétique modernes couramment utilisées, notamment pour les résidus urbains solides, reposent principalement sur le processus de la combustion, lequel génère de nombreux produits dérivés potentiellement dangereux pour l'environnement. Les températures élevées requises pour faire fonctionner l'incinérateur doivent être réduites afin d'éliminer les particules d'effluents gazeux, une procédure qui se révèle coûteuse. De plus, le processus de refroidissement s'accompagne d'une production de gaz acides, de dioxines et autres substances nocives. Il occasionne une augmentation substantielle des frais de fonctionnement de l'incinérateur due au surcoût induit par les contrôles de contamination. Le projet a mis l'accent sur une approche multidisciplinaire visant à développer des méthodes de filtration des gaz chauds afin d'empêcher la synthèse de dioxine et de réduire la nocivité des gaz. Pour ce faire, des solutions techniques nouvelles et efficaces ont été mises en oeuvre pour éliminer les agents bloquants comme les cendres volantes produites à de telles températures (environ 800°C). Des méthodes simples et adéquates, similaires aux techniques par air comprimé, sous vide ou CPP (coupled re-cleaning) peuvent ainsi permettre de nettoyer les bougies filtrantes en céramique. Le projet a donné lieu à la production et à l'application sur ces bougies filtrantes de revêtements de nanoparticules assurant le filtrage des gaz à température élevée. En définitive, les revêtements de nanoparticules et membranaires optimisent la résistance de surface et créent une barrière micro-poreuse à la surface du filtre qui favorise son renettoyage en réduisant l'émission de composés organiques dangereux. En même temps, ils réduisent les frais de fonctionnement et améliorent le potentiel de valorisation énergétique et la production d'électricité. Les revêtements de nanoparticules sont appliqués à l'aide de deux méthodes, une technique spéciale utilisant les nanoparticules diffuses et une nouvelle technique de plasma à pression atmosphérique qui non seulement les génère, mais les applique aussi. Les spécialistes des matériaux ont étudié la morphologie des revêtements obtenus à l'aide de ces deux techniques au moyen d'un modèle de poussière qui simule les dynamiques gazeuses courantes des résidus urbains solides. Les résultats ont montré que les revêtements appliqués avec la technique du plasma à pression atmosphérique amélioraient le renettoyage des filtrations et réduisait de 57% la chute de pression durant le processus. Par ailleurs, lorsque les particules sont enrichies de sulfate de calcium, le processus de détachement du filtre sous forme de galette peut être optimisé. Cette méthode est potentiellement exploitable à l'échelle industrielle. Outre-Atlantique, près de 20 millions de dollars ont été investis dans la construction d'ateliers pilotes de filtration à chaud pour les systèmes pressurisés de combustion à lit fluidisé. Ce projet a donné naissance à une technique européenne efficace de filtration à haute température. Les filtres de céramique pourraient s'avérer la meilleure technologie disponible sans coûts excessifs (BATNEEC), dans le traitement des gaz chauds produits par incinération des résidus urbains solides et par d'autres processus.
