Rencontre thématique 1 La technologie et le procédé. 19 novembre 2012

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1 Rencontre thématique 1 La technologie et le procédé 19 novembre 2012

2 Les gaz réfrigérants et les agents de gonflement CFC HCFC HFC Nom chlorofluorocarbures hydro chlorofluorocarbures hydrofluorocarbures Exemple Contenu Effet sur la couche d ozone CFC-11 (R-11) CFC-12 (R-12) Chlore Fluor Carbone HCFC-22 (R-22) Hydrogène Chlore Fluor Carbone HFC-134a (R-134a) Hydrogène Fluor Carbone Gros Faible mais existante Nulle Effet de serre Gros Gros Gros Législation Interdiction depuis 1996 Interdiction progressive d ici Depuis 2008, plus de réfrigérateurs sont recyclés à l usine de Laval 1 réfrigérateur = 1 voiture compacte roulant toute une année 2

3 La technologie plasma: Créer un chaos pour mieux controler État Plasma: Les molécules se dissocient en atomes puis les électrons se détachent des atomes État Gazeux: Les molécules se déplacent librement les unes par rapport aux autres État Liquide: Les molécules sont liées entre elles mais peuvent se déplacer Grâce à la torche au plasma on peut dissocier les gaz réfrigérants et les agents de gonflement et ainsi capter les atomes de chlore et de fluor État Solide: Les molécules sont fermement liées entre elles 3

4 Objectif de l unité R11 R12 R22 Eau salée R134a Dissocier les gaz réfrigérants et capturer le chlore et le fluor sous une forme stable et inoffensive Fluorure de calcium 4

5 Processus en 5 étapes 5

6 Processus en 5 étapes 1. Dissociation des gaz réfrigérants 6

7 Processus en 5 étapes 2. Capture du chlore et du fluor 7

8 Processus en 5 étapes 3. Neutralisation des acides 8

9 Processus en 5 étapes 4. Neutralisation des émissions gazeuses 9

10 Processus en 5 étapes 5. Séparation du fluor 10

11 VISITE DE L UNITÉ 11

12 Activité interactive Partie 1 Objectifs de l activité : Identifier des enjeux et opportunités liés aux conditions d acceptabilité d une unité de plasma à vapeur d eau pour une thématique précise; Recenser ces éléments d une rencontre à l autre, afin qu ils puissent servir de base à l élaboration de recommandations lors de la rencontre finale du Comité. Instructions : 1. Prendre 2-3 minutes et répondre à la question suivante en inscrivant vos réponses sur des post-it : Quelles sont vos craintes relativement à la technologie au plasma à vapeur d eau et au procédé? 12

13 Étape 1: Dissociation des gaz réfrigérants Principaux éléments: Intrants Sortants CFC Vapeur d eau Argon Argon Plasma contenant des atomes de: Carbone Chlore Fluor Hydrogène Oxygène Principes: Les molécules de gaz sont élevées à une température supérieure à 1400 C dans le réacteur à l aide d une torche à plasma fonctionnant à la vapeur d eau et à l argon. La torche à plasma a une température maximale de 5000 C En présence d eau, les molécules se dissocient en atomes. CFC => Carbone (C), Fluor (F), Chlore (Cl) Eau => Hydrogène (H), Oxygène (O) Contraintes: - Énergie consommée: environ 150kW (100 sèche cheveux) - La température de la torche sera élevée (5000 C est approximativement la température à la surface du soleil). Une boucle fermée d eau déminéralisée est utilisée pour la refroidir. - Efficacité : L objectif est de dissocier plus de % des molécules de CFC. 13

14 Étape 1: Photos Plateforme d eau déminéralisée Réservoir d argon Torche Plateforme de vapeur Réacteur Tête du réacteur 14

15 Étape 2: Capture du chlore et du fluor Principaux éléments: Intrants Eau Plasma contenant des atomes de: Carbone Chlore Fluor Hydrogène Oxygène Sortants Fluorure d hydrogène (acide fluorhydrique) Chlorure d hydrogène (acide chlorhydrique) Gaz carbonique Eau Principes: En abaissant la température brusquement à moins de 100 C, les différents atomes se recombinent en composés stables les plus simples: Fluor => Acide fluorhydrique (HF) Chlore => Acide chlorhydrique (HCl) Carbone => Gaz carbonique (CO 2 ) Contraintes: - Danger du HF: capable de dissoudre le verre. L acide fluorhydrique est extrêmement toxique. Il a la particularité de réagir avec le calcium des os. L exposition cutanée par l acide n'est pas douloureuse immédiatement. Utilisé dans le traitement du verre et la production de téflon. - Danger du HCl: liquide très corrosif. Principal constituant des acides gastriques. Il est un des acides les plus utilisés au monde. On le retrouve dans la production du métal, du cuir et dans certains produits de nettoyage. 15

16 Étape 2: Photos Plateforme de refroidissement Radiateur Trempe thermique 16

17 Étape 3: Neutralisation des acides Principaux éléments: Intrants Acide fluorhydrique Acide chlorhydrique Eau Soude caustique Sortants Eau Chlorure de sodium (NaCl) Fluorure de sodium (NaF) Principes: La soude caustique (une base) est utilisée afin de neutraliser les acides générés dans le réacteur. En entrée, nous aurons des acides très concentrés (ph<1). L objectif est d atteindre une eau légèrement basique (ph=9). L eau pure a un ph de 7. Acide fluorhydrique => Fluorure de sodium (NaF) Acide Chlorhydrique => Chlorure de sodium (NaCl) Contraintes: - Danger de la soude caustique: liquide corrosif très utilisé dans la fabrication de la pâte a papier, des plastiques et du savon. Très bon déboucheur de tuyau. Doit être maintenue à une température supérieure à 15 C, sinon la soude caustique cristallise. 17

18 Étape 3: Photos Bac de soude caustique Réservoir de l épurateur 18

19 Étape 4: Neutralisation des gaz Principaux éléments: Intrants Fluorure d hydrogène Chlorure d hydrogène Eau Soude caustique Gaz carbonique Sortants Eau (liquide + vapeur) Chlorure de sodium (NaCl) Fluorure de sodium (NaF) Gaz carbonique (CO 2 ) Argon Principes: Le rôle de l épurateur est de nettoyer les émissions gazeuses du chlore et du fluor qui n auraient pas été dissoutes dans l eau du réacteur pour ensuite les faire redescendre dans le réservoir sous forme aqueuse. Seul restera dans la cheminée le gaz carbonique, l argon, de la vapeur d eau et de l azote. Contraintes: - Gaz carbonique: émission de 17kg/h de CO 2 lorsque en marche à pleine capacité. 1 homme: 1kg/jour 1 voiture sur l autoroute: 19kg/h -Argon: Gaz noble. 3ieme gaz le plus répandu dans l atmosphère terrestre. Il est un des gaz les plus utilisés. Il n est pas dangereux. Note: le CFC est environ fois plus d impact sur le réchauffement climatique que le CO 2. 19

20 Étape 4: Photos Intérieur de l épurateur Épurateur Cheminée 20

21 Étape 5: Séparation du fluor Principaux éléments: Intrants Eau Chlorure de sodium (NaCl) Fluorure de sodium (NaF) Chlorure de calcium (CaCl2) Sortants Eau Chlorure de sodium (NaCl) Chlorure de calcium (CaCl2) Fluorure de calcium (CaF2) Principes: En entrée l eau contient approximativement: 20 g/l de chlorure de sodium 20 g/l de fluorure de sodium Un rejet dans l eau ne peut dépasser 10mg/l de fluorure (pas de limite pour le chlorure). L objectif du traitement d eau est d extraire le fluorure de l eau en formant un précipité de fluorure de calcium (CaF 2 ). Pour cela on utilise du chlorure de calcium (CaCl 2 ): L eau finale aura une salinité de 40g/l (eau de mer: 35g/l). Contraintes: - Nocivité du fluor dans l eau: à faible quantité, le fluorure est bénéfique pour l homme. Dans de l eau à boire, on en retrouve environ 0.1mg/l et dans du dentifrice, 1g/l. Une consommation supérieure à 10mg/jour peut être problématique pour l homme. - Nocivité du CaCl 2 : Le chlorure de calcium est un irritant à cause du chlorure mais n est pas toxique. Il dégage de la chaleur lorsque mélangé à l eau. C est pourquoi il est souvent utilisé pour déglacer les routes. 21

22 Étape 5: Photos Bacs de mélange Bac d eau Filtre presse 22

23 Procédé en bref (à pleine capacite) Intrants Sortants Composé Quantité Ordre de grandeur Composé Quantité Ordre de grandeur CFC 50 kg/h Quantité contenue dans 100 réfrigérateurs. En équivalent CO 2, 1 réfrigérateur = 1 voiture pendant 1 an. Gaz carbonique (CO 2 ) 17kg/h = 1 voiture sur l autoroute pendant une heure Soude caustique 120 kg/h 1 camion par semaine Fluorure de calcium (CaF 2 ) 100 kg/h 1 brouette par heure Eau 1200 l/h 12 bains par heure Eau salée 1200 l/h 12 bains d eau de mer par heure Électricité 150kw 100 sèche cheveux Chlorure de calcium (CaCl2) 25 kg/h 1 gros sac de sel de déglaçage par heure Argon 5 kg/h ½ bouteille de propane pour le BBQ Argon 5 kg/h ½ bouteille de propane pour le BBQ 23

24 Les options technologiques Technologie Plasma Incinération Température >2000 C <2000 C Méthode de destruction Décomposition obtenue grâce à l eau (hydrolyse) sans utilisation de combustible fossile Combustion obtenue grâce à l oxygène et des combustibles fossiles. Taux de destruction > % 99.99% % Les CFC sont très stables donc difficiles à détruire Rejets gazeux Peu de rejets gazeux (=1 voiture) Grosse quantité de gaz ( >> plusieurs voitures) Qualité des rejets Principalement du CO 2 CO 2, risque de chlore et fluor gazeux, et dioxine et furanes 24

25 Activité interactive Partie 2 Instructions : 1. Prendre 5 minutes pour répondre aux trois questions suivantes en inscrivant vos réponses sur des post-it, en vous assurant que vos réponses soient le plus claires possible. En ce qui a trait à la technologie et au procédé, quels sont les éléments qui sont susceptibles de nuire à l intégration du projet dans un milieu d accueil (les enjeux)? Quels sont les éléments qui sont susceptibles de favoriser l intégration du projet (les opportunités)? Quelles sont vos préoccupations non répondues? 25

26 Activité interactive Partie 2 (suite) 2. Collez vos réponses sur les feuilles correspondantes. 3. Regroupez-vous en équipe (voir la couleur des points sur votre feuille d instruction). 4. Pendant 10 minutes, échangez sur vos réponses respectives afin de prioriser les enjeux et opportunités pour en faire un top 3. Ensuite, notez votre top 3 sur des post-it. 5. Collez votre top 3 sur les feuilles correspondantes. 6. Le facilitateur fera un retour en plénière sur les réponses de chaque équipe. 26