La décontamination par bombardement électronique

Présentation

Le procédé physique d'utilisation de faisceaux d'électrons est un procédé d'avant-garde qui voit ses domaines d'application s'accroître jours après jours. Le principe de base très simple est ainsi utilisé aussi bien pour la réticulation et l'isolation des cables électriques que pour la vulcanisation du caoutchouc, la polymérisation avec greffage sur fibres ou encore la stérilisation des aliments ou la dépollution des eaux usées..

Principe

En ce qui nous concerne, le procédé est basé sur l'exposition brève des eaux et des boues à un fort flux d'énergie apportée par les électrons délivrés par un générateur. L'apport d'énergie conduit à la formation d'ions dans les matières traitées. Les polluants chimiques voient alors leur structure moléculaire se décomposer sous l'action des ions qui cassent les liaisons chimiques entre les atomes. Ces cassures conduisent à la formation d'autres ions, de nouvelles molécules, de radicaux libres et d'états excités. Les réactions de recombinaisons moléculaires peuvent être amplifiées par l'adjonction de réactifs favorisant des combinaisons particulières.

L'effet global de ce processus est dans notre cas la destruction d'organismes et donc la décontamination bactériologique par destruction des bactéries, virus et coliformes. En effet, le bombardement électronique provoque des ruptures irrémédiables dans les chaînes d'ADN des micro-organismes. De plus, de l'ozone est formé au cours du bombardement, ozone qui est puissant oxydant et qui réduit les chaînes d'ADN.

Enfin, les molécules toxiques sont en solution aqueuse. Or, l'eau sous l'action du faisceau est décomposée en radicaux libres très actifs, OH° et H° qui participent alors à de nombreuses réactions d'oxydation-réduction sur les molécules toxiques.

Technologie, caractéristiques

Les systèmes de traitement avec accélérateurs d'électrons sont relativement compacts. Toutefois il est nécessaire de leur réserver un espace pour des raisons de sécurité. Le matériel est essentiellement composé d'un accélérateur électrostatique.

Cet appareil électrique produit un faisceau d'électrons à partir du courant du secteur (380 V) avec un rendement supérieur à 90 %. A la sortie de l'accélérateur, le faisceau d'électrons est dirigé vers la cible à traiter à l'aide d'un dispositif électro-magnétique qui permet le balayage du faisceau. La largeur de ce balayage peut aller jusqu'à 3 mètres pour les dispositifs les plus lourds.

Un dispositif informatique pilotable contrôle une multitude de paramètres aussi bien en rapport à la sécurité de l'appareil qu'en rapport à son bon fonctionnement.Parmis les contrôles et les réglages effectués on trouve :

L'ensemble de l'appareil est souvent confiné dans une enceinte munie de murs épais en béton coulé, de 0,2 m à 2,5 m permettant de contenir les rayons X produits lorsque les électrons heurtent le métal ou d'autres matières lourdes.

En matière de dépollution, l'efficacité va de 80% à 99,99% de la charge initiale en composés aromatiques et en composés halogénés, suivant la puissance du faisceau utilisé. La stérilisation peut être atteinte dans le cas de la décontamination bactériologique.

Les capacités de traitement varient de 250 à 2 500 mètres cubes pour les plus grosses installations.

L'investissement dans un procédé de traitement par bombardement électronique est lourd. En règle générale, le prix d'un système est proportionnel à la tension et au courant faisceau requis. Les prix s'échelonnent de 2 à 15 MF dont les 2/3 sont imputables au générateur d'électrons. De plus, les frais de fonctionnement sont également élevés de par l'énergie dépensée, et les nombreux contrôles qu'imposent les rêgles de sécurité entourant l'appareil.

Avantages et inconvénients

Les principaux inconvénients de ce procédé de décontamination sont le prix de l'investissement à consentir et les contraintes en terme de sécurité qu'il impose.

Les avantages sont nombreux. Les capacités de traitement on l'a vu sont importantes et l'efficacité du système est très élevée. Les déchets traités peuvent être incinérés et les boues inertes peuvent être utilisées en fertilisation. La durée de vie d'un appareil, qui peut être installé sur un banc en continu, est longue et avoisine les 40 000 heures de fonctionnement. Enfin, l'entretien périodique, bien qu'indispensable est très simple.

Réalisations pratiques

La société Vivirad située à Handschuheim (67), forte de ses connaissances en matière de générateurs de faisceau d'électrons s'est lancée dans la commercialisation de systèmes de traitement des boues et des eaux par bombardement électronique depuis quelques années.

Plus généralement, dans le monde, le nombre de systèmes de traitements par électrons installés, pour des applications industrielles est supérieur à 600.

En ce qui concerne les systèmes de décontamination des eaux et des boues, la ville de Miami aux Etats-Unis possède une installation mise en service en 1989 dont la capacité est de 30 mètres cubes par heure. L'investissement consenti s'est élevé à 43 MF pour un coût actuel de traitement de 1,5 F le mêtre cube.