De l’eau pure et sans danger
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La revue spécialisée consacrée au nickel et à ses applications |
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CETTE INSTALLATION d’essai d’oxydation en milieu humide a été utilisée pour mettre à l’essai sept alliages
dans le but d’observer leur rendement dans la dissociation de résidus d’effluents issus d’un procédé de
destruction de produits chimiques que les forces armées américaines utilisent aux fins de production d’agents
neurotoxiques. |
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REPRÉSENTATION GRAPHIQUE à trois dimensions d’un système modulaire d’oxydation sous pression en milieu
humide. |
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ON ASSEMBLE UN MODULE d’oxydation sous pression en milieu humide à la U.S. Filter Zimpro Products
(Wisconsin). |
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DIAGRAMME ILLUSTRANT l’oxydation sous pression en milieu humide. On aura recours à l’acier N02200 dans
toutes les parties où de l’eau chaude sous pression entrera en contact avec le matériel de procédé. |
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Le nickel permet aux États-Unis d’éliminer les produits chimiques utilisés pour faire des
agents neurotoxiques
Par Dean Jobb
Revue Nickel, juillet 2005 -- Une société américaine a mis au point une technique permettant d’éliminer les résidus d’effluents industriels issus d’un procédé de destruction de produits chimiques que les forces armées américaines (US Army) utilisent aux fins de production d’agents neurotoxiques. Le procédé a recours à des plaques et à de la tuyauterie faites de nickel qualifié de pur selon le classement industriel.
La société U.S. Filter, en Pennsylvanie, a mis à l’essai sept alliages dans le but d’observer leur rendement dans son procédé d’oxydation sous pression en milieu humide, sur lequel repose un système éprouvé d’épuration des eaux usées. On adapte actuellement ce dernier afin qu’il dissolve et détruise les composés chimiques et qu’il devienne ainsi une solution de rechange à l’incinération.
Seuls les alliages
N02200 et
N02201 ont résisté au milieu extrêmement corrosif que représente le procédé, lorsqu’ils ont été
exposés aux produits chimiques neutralisés. Les deux alliages ont une teneur en nickel de 99 %, et
contiennent des traces de cuivre, de manganèse, de silicium, de carbone et de fer.
« Nous avons mis à l’essai tout un éventail de matériaux; ils ont à peu près tous échoué dans un cas ou
dans l’autre, sauf le nickel pur, » déclare Clay Maugans, spécialiste en recherche de procédés
hydrothermiques pour une filiale de la société U.S. Filter, Zimpro Products, à Rothschild
(Wisconsin, États-Unis).
Dans un premier temps, les agents DF et QL – polluants précurseurs utilisés pour fabriquer des armes chimiques – sont neutralisés dans l’eau, ce qui les rend inutiles pour la production d’armes et par conséquent, susceptibles d’être transportés sans danger. La neutralisation aura lieu dans le cadre d’un programme de l’Armée américaine, conçu pour que soient remplis des engagements en vertu d’un traité international, le Chemical Weapons Convention, qui vise l’élimination des armes chimiques. Le procédé de la société Zimpro utilise de l’oxygène dissout pour dissocier les contaminants organiques résiduels, ce qui permet d’obtenir de l’eau d’une pureté suffisante pour qu’on puisse la libérer.
L’oxydation a lieu à des températures de l’ordre de 150 à 320 ºC et à des pressions de 10 à 220 bars. Pour la société Zimpro, le défi consistait à trouver un métal capable de résister à de telles conditions pendant au moins un an – le temps requis pour éliminer les résidus.
« Le procédé hydrothermique est incroyablement corrosif, fait remarquer M. Maugans. Plus la température est élevée, plus il devient corrosif. Ce même procédé donne à l’eau la capacité de dissocier les molécules de produits chimiques et lui prête un pouvoir comparable sur le métal. »
Pour les fins du projet pilote, des échantillons de sept métaux ont été insérés dans un réacteur d’essai avant d’être immergés dans la matière neutralisée pendant 300 heures, à une température maximale de 300 ºC et à une pression de 160 bars. Les résultats des essais de la société Zimpro indiquent que trois alliages de nickel de nuances différentes se sont fissurés et qu’un échantillon de titane a montré des signes de fragilisation par l’hydrogène. On a relevé des piqûres de corrosion superficielle sur les échantillons de nickel, mais selon M. Maugans, il s’est avéré que le pH de l’eau utilisée au début des essais était la source du problème. Une fois ce détail rectifié, « les essais ont réussi à merveille, » ajoute-t-il.
La société a choisi l’alliage N02200, qui contient légèrement plus de carbone que l’alliage N02201 (un maximum de 0,15 pour cent dans le premier cas, en comparaison avec 0,02 dans le second).
Une installation de traitement complète fait actuellement l’objet de travaux de conception et d’ingénierie aux fins de mise en œuvre à la Texas Molecular LLC, une station d’épuration, de stockage et d’élimination d’effluents industriels, à Deer Park (Texas, États-Unis). On utilise du nickel partout où le matériel sera exposé à l’eau chauffée et pressurisée. La tuyauterie et les échangeurs thermiques sont faits de nickel massif et l’intérieur des réacteurs cylindriques jumelés – chacun mesurant environ 1,2 mètre (m) de diamètre et 15 m de hauteur – est doublé d’une garniture de 3,2 millimètres (mm) d’épaisseur qui a été liée à l’acier au carbone par soudage à l’explosif. En tout, M. Maugans estime que l’usine utilisera 18 tonnes d’alliage N02200.
On devrait commencer à exploiter l’usine à la fin de 2007. Du point de vue de M. Maugans, le projet a démontré que le nickel pur peut constituer le matériau de choix pour des applications comportant des eaux résiduaires industrielles dont le pH est élevé. « Traditionnellement, nous n’avons pas beaucoup employé de nickel pur, mais nous commençons à l’utiliser davantage. »
Dean Jobb est un collaborateur indépendant établi à Halifax, Nouvelle-Écosse.
ILLUSTRATIONS : U.S. Filter / Zimpro Systems
 Jessica Mattmiller |
