Destruction des SACO par un procédé d hydrolyse par plasma
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- Albert Marcil
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1 Destruction des SACO par un procédé d hydrolyse par plasma Conférence sur le Contrôle des émissions et l assainissement de l atmosphère INNOVATION EN MATIÈRE DE RÈGLEMENTATION, CARACTÉRISATION ET TRAITEMENT 9 février 2012, Centre de Recherche Industrielle du Québec, Québec (Québec) Par Pierre Carabin, ing., M. Ing.
2 Sommaire L entreprise Torches à Plasma Mise en contexte Procédé Résultats préliminaires Résumé
3 PyroGenesis Qui Sommes Nous? Un leader dans les plasmas thermiques, installé à Montréal depuis 1991 Près de 50 employés (75% de personnel technique) Une entreprise de haute technologie avec 10 brevets et instances 6 systèmes de destruction des déchets par plasma livrés ou en commande 27 torches à plasma vendues
4 Une clintèle internationale Des partenaires locaux
5 Des produits de haute technologie conçus et fabriqués au Québec Solutions environnementales- Chef de file en conception, développement et fabrication de systèmes au plasma pour la conversion des déchets en énergie et la destruction de déchets Torches à plasma Fournisseur de systèmes de torches à plasma pour la destruction de déchets; la production et la transformation des matériaux avancés et des nanomatériaux Services : Conception et fabrication sur mesure Recherche à contrat Pilotage
6 Qu est ce que le Plasma? Le plasma est un gaz ionisé conducteur d électricité. Ce courant libère de grandes quantité de chaleur Plusieurs technologies ont été développées utilisant cette source de chaleur qui peut atteindre des températures entre o C et o C. Aucune combustion Température comparable à la surface du soleil Il existe 4 types de matières Solide Liquide Gaz Plasma <0 o C >0 o C >100 o C >5,000 o C Glace Eau Vapeur Gaz Ionisé
7 Intérêt du plasma pour le traitement de déchets Les hautes températures, la présence d ions, d électrons libres et de rayonnement UV permettent de détruire les déchets de façon propre et efficace. Une source de chaleur indépendante permet de traiter une vaste gamme de déchets La forte intensité énergétique du plasma permet de bâtir des systèmes compacts Possibilité de réduction des gaz à effet de serre (GES) puisque la chaleur est produite à partir d électricité plutôt que de combustibles fossiles. Absence de déchets secondaires
8 Fonctionnement d une torche à plasma 8
9 Générer un plasma Exemple d une torche à arc non-transféré (NT) Le plasma est créé par une décharge d arc électrique à travers un gaz (par exemple de l air) Torche à arc NT: deux électrodes: cathode (émetteur d électrons) et anode (récepteur) L arc électrique est maintenu par un redresseur CA-CC Le gaz injecté est chauffé par l arc La gaz est dissocié et ionisé, donc hautement réactif
10 Mise en contexte Impact des SACO sur les GES En 2007, 1,400 millions de tonnes métriques de CO 2 équivalent se retrouvaient présentent dans les SACO aux États Unis seulement, l équivalent des émissions de GES de 380 millions de voitures! Entre 2007 et 2010, on estime que 13% de ces gaz auront fuit dans l environnement s il ne sont pas récupérés et détruits Substance Potentiel GES (100 ans) CO 2 1 CH 4 25 CFC-11 4,750 CFC-12 10,900 HCFC-22 1,810 HFC-134 1,430 Source: IPCC/TEAP (2005) SACO = GES à haut potentiel!
11 Mise en contexte Les Besoins Plusieurs sources de CFCs non ou mal récupérées (mousse frigo, construction, etc.) La capacité de destruction au Canada est insuffisante T/an de CFC Capacité existante Système proposé Besoin (Canada) Mousse frigo Compresseur frigo AC automobile Réfrigération commerciale Mousse construction (est.)
12 Le Projet Démonstration de la destruction de 50 kg/h de R11 et R12 avec une torche à plasma de vapeur de PyroGenesis chez RES à Laval Mise à l échelle d un système testé chez PyroGenesis avec le soutien du PARI Système flexible permettant de détruire plusieurs types de CFCs Traitement local
13 Une approche novatrice L hydrolyse par plasma CFC+ H2 O CO2 + HCl+ HF Hydrolyse par plasma plutôt que combustion La torche à plasma est la source principale de chaleur La vapeur est le réactif principal La présence de radicaux libres tels que OH -, O +, et H + dans un plasma de vapeur d eau permettent de dégrader les CFCs rapidement Pas de formation de Cl 2 et F 2
14 Le Procédé Plasma de vapeur CFC eau soude caustique effluent gazeux Réacteur à Plasma Trempe Thermique (Quench) Épurateur Ventila teur Vapeur d eau et air comprimé effluent liquide
15 Comparaison avec la technologie conventionnelle Source de chaleur Mécanisme de la réaction Débit de gaz de cheminée Hydrolyse par plasma Torche à plasma de vapeur (électricité) Hydrolyse suivi par une combustion Très faible Technologie conventionnelle Incinération Brûleur à combustible fossile (gaz, mazout ) Combustion (les CFCs sont des produits ignifugeants difficiles à détruire) Élevé Risque de reformation des dioxines et furanes élevé Efficacité de destruction Élevée Basse
16 Avantages de la technologie au plasma Technologie propre plasma de vapeur d eau Haute efficacité de destruction Pas de brûleurs Faibles émission atmosphériques Destruction sur site (cycle complet)
17 Essais à petite échelle Démonstration à 0.7 kg/h complété Torche à plasma de vapeur démontrée DRE de % démontrée pour le R12
18 Mesure des effluent gazeux (base sèche, 11% O 2 ) Scenario R-11 R-12 Limite* HCl (mg/rm 3 ) HF (mg/rm 3 )** HBr (mg/rm3)** <0.02 < P 2 O 5 (mg/rm 3 )** <0.01 < SO 2 (mg/rm3) Dioxines et furanes (ng- TEQ/Rm3) Mercure Hg (µg/rm3) * Règlement sur la qualité de l air à 11% d oxygène ** Règlement sur la qualité de l atmosphère Q2 R20, à 50% d excès d air
19 Avantages pour le développement durable Empreinte carbone réduite Traitement des CFCs présents dans les mousses Élimination des GES reliés au transport Élimination des GES reliés au brûleurs à combustible fossile (incinération = méthode conventionnelle) Élimination des fuites de SACO durant le transport et transfert
20 Avantages pour le développement durable Réduction de l impact sur la couche d ozone Gestion responsable des déchets Pas d exportation de déchets Création d emplois locaux Avec l élimination des HCFCs et autres GES chlorés, le système pourra fonctionner pendant 50 ans.
21 En résumé Plasma de vapeur: une solution technologique innovatrice et efficace Gestion responsable des déchets: captation et destruction locales des SACO Élimination de gaz à fort potentiel de GES et réduction de l empreinte carbone Développement d une expertise au Québec
22 MERCI À: MDEIE Programme Technoclimat Programme d aide à la recherche industrielle PARI Recyclage Écosolutions
23 Merci!
24 Destruction des CFC Méthode conventionnelle (incinération) CFC + O + 2 CO2 + Cl2 F2 Désavantages Les CFCs sont des produits ignifuges très difficiles à brûler et requièrent des températures de destruction très élevées Combustion incomplète et faible efficacité de destruction Volume de gaz de cheminée très élevé Nettoyage des gaz (Cl 2 et F 2 ) ardu Risque de formation de dioxines et furanes élevé Utilisation de brûleur à combustible fossile, émetteur de GES
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