Le nettoyage des équipements à membrane : Une étape clef dans la production durable.
Résumé
Les procédés à membranes sont fortement implantés au niveau industriel, en particulier pour le traitement des eaux à « potabiliser » et celui des fluides alimentaires. Ce sont des procédés de séparation et/ou concentration compatibles avec une production durable, dès lors qu’ils sont bien gérés. Leurs performances (sélectivité, flux) sont stables, ils sont peu énergivores (qq kWh par m3 traités) et surtout ce sont des procédés propres car peu générateurs de rejets. Au plan industriel, la nécessité de développer des procédés durables répond aux besoins de contrôler la qualité des produits, d’obtenir une productivité élevée et si possible de maitriser ses rejets voire de les supprimer. De fait cette demande consiste à maitriser les flux de production, la consommation énergétique et celle des fluides secondaires que sont l’eau, les solutions de nettoyage et les effluents. Les verrous technologiques identifiés à ce jour coïncident avec les verrous scientifiques et sont tous liés à l’existence d’un colmatage plus ou moins important par les constituants du fluide filtré, colmatage dont seule une partie, dite réversible, peut être éliminée par rinçage à l’eau « pure ». Il s’ensuit une nécessité impérieuse de procéder à un nettoyage chimique régulier pour restaurer les performances des membranes et garantir l’hygiène des installations et des produits traités. La fréquence des nettoyages chimiques varie selon les membranes et surtout le fluide traité et peut être de 1 à 2 fois par jour dans les IAA pour s’espacer à 1 fois par an, voire moins, dans certaines applications de traitement d’eau saumâtre par osmose inverse. Globalement dans les IAA où les fréquences de nettoyage sont les plus importantes, l’étape de nettoyage peut être à l’origine de 30% de l’énergie consommée par les pompes. Il faudra bien sûr ajouter la perte de temps de production à ce temps de nettoyage incontournable. Le nettoyage des membranes apparait ainsi clairement comme une étape clef dans la production durable utilisant des membranes. De nos jours, en matière de nettoyage, l’impression fréquente qui se dégage est que l’empirisme règne en maitre. Ceci constitue une limitation à l’acceptabilité des procédés à membranes malgré tous leurs atouts et un frein à un développement industriel plus important. En outre, il est nécessaire de distinguer les filières de production pour discuter de la problématique « nettoyage » et proposer une réflexion sur les voies d’optimisation envisageables. Pour contribuer à sortir de cet empirisme et donner toute la place qu’elles méritent aux membranes, cet ouvrage a pour objectif de faire un rapide bilan des connaissances fondamentales mais également empiriques des pratiques industrielles actuelles sur le nettoyage et sur les orientations que l’on peut d’ors et déjà dégagées. Parmi les questions clefs abordées : comment retarder le nettoyage en ayant recours à des décolmatages physiques, comment choisir un détergent en tenant compte de son efficacité, de son impact environnemental tout en préservant la durée de vie des membranes, comment maîtriser et gérer l’opération nettoyage/désinfection pour augmenter la productivité du procédé global.