Le traitement des eaux usées par évaporation a toujours été une alternative très efficace, robuste et simple par rapport à d’autres systèmes de traitement plus conventionnels. Le fait que les systèmes basés sur l’évaporation nécessitent une consommation énergétique plus élevée les a réservés à des cas où les systèmes conventionnels ne sont pas efficaces, comme c’est le cas du traitement des saumures, des lixiviats de décharges de déchets solides, des eaux huileuses, etc., ou lorsque l’on souhaite éviter le rejet de l’effluent traité (rejet zéro). Néanmoins, le développement de processus de production d’énergie de plus en plus durables et, surtout, plus économiques, rend les processus d’évaporation appliqués aux traitements d’effluents une option imbattable en raison de leur efficacité, transversalité et simplicité.
ÉVAPORATEURS D’EAUX USÉES ALIMENTÉS PAR ÉNERGIE SOLAIRE
Dans ce sens, l’énergie solaire possède un potentiel très élevé. Bien que cette source d’énergie soit généralement associée à l’utilisation de panneaux photovoltaïques pour la conversion directe du rayonnement solaire en électricité, il existe une technologie qui exploite l’énergie solaire avec un rendement beaucoup plus élevé : l’énergie thermosolaire. Une centrale thermosolaire transforme le rayonnement solaire qu’elle reçoit en énergie thermique, qui peut être utilisée directement dans des processus industriels nécessitant de la chaleur, ou également de manière indirecte comme source d’énergie d’un cycle thermodynamique conventionnel de génération d’électricité.
Pour obtenir l’énergie thermique dans une centrale thermosolaire, des dispositifs optiques (lentilles ou miroirs) sont utilisés pour capter et concentrer le rayonnement solaire sur un dispositif appelé récepteur. Parallèlement, un fluide circule à travers le récepteur, qui se réchauffe en raison du flux élevé de rayonnement, et en passant ensuite par un échangeur de chaleur, cède l’énergie thermique produite. Habituellement, dans les applications de chaleur dans les processus industriels, les concentrateurs solaires fonctionnent dans une plage de températures comprise entre 150 et 200 ºC. Pour maximiser l’absorption du rayonnement solaire et minimiser les pertes par émission ou convection, différentes technologies ont été développées. Bien que les systèmes présentant un rendement supérieur soient construits avec des collecteurs cylindro-paraboliques (CCP), ces dernières années, l’utilisation de systèmes utilisant des miroirs plans segmentés selon l’approche de Fresnel (Reflecteur Fresnel de Foyer Linéaire – RFFL) est en train de se populariser. Ces systèmes, au prix d’une certaine perte de concentration et d’efficacité, présentent une simplicité qui se traduit par une réduction des coûts.
Habituellement, un RFFL consiste en un ensemble de miroirs plans et un récepteur linéaire, qui est placé sur la ligne focale de l’agencement optique construit avec les lignes de miroirs. Généralement, un système secondaire de concentration est utilisé sur la ligne focale pour maximiser la concentration solaire et ainsi obtenir un flux de rayonnement dans le récepteur beaucoup plus élevé. Ainsi, pour l’approvisionnement en énergie thermique d’un évaporateur, en tenant compte des conditions de fonctionnement requises pour maximiser l’efficacité du processus, la technologie RFFL se présente comme l’optimale en raison de son excellent usage du terrain, des températures de travail, de sa simplicité constructive et de ses coûts compétitifs. Bien qu’il soit vrai qu’un évaporateur sous vide puisse fonctionner de manière satisfaisante avec un fluide caloporteur à 90 ºC, en utilisant la technologie RFFL, il est possible d’atteindre 120 ºC de manière relativement simple, ce qui, en disposant d’un saut de température plus élevé, permet de travailler avec un équipement multi-effet (de 4 ou 5 étapes ou effets), augmentant de manière très significative le rendement global obtenu.
Un autre aspect qui doit être pris en compte en raison de son importance pour la viabilité de cette technologie est le degré auquel le profil temporel de la production (à la fois quotidienne, mensuelle et annuelle) correspond à la courbe de la demande. Une meilleure utilisation de l’énergie solaire n’est possible que lorsque les profils de consommation coïncident avec les courbes de production d’énergie de l’installation. Ainsi, les systèmes d’évaporation qui peuvent fonctionner de manière continue dans le traitement d’effluents qui ont été préalablement stockés optimisent énormément l’utilisation de la ressource solaire. Néanmoins, il n’est pas strictement nécessaire de stocker l’effluent à traiter pour maximiser le rendement. De plus, il est également possible de stocker l’énergie thermique, ce qui permet d’étendre les heures de production, même lorsque la disponibilité de rayonnement solaire est absente. Il existe différentes technologies pour tirer parti de l’excédent d’énergie thermique produite, bien que la forme la plus développée et utilisée consiste en l’utilisation de sels fondus. Dans ces systèmes, un fluide caloporteur chauffé par rayonnement solaire cède son énergie dans un échangeur de chaleur à un flux de sels fondus. Ainsi, pendant le cycle de charge du système de stockage, les sels fondus sont pompés depuis le réservoir de sels à plus basse température à travers un échangeur de chaleur vers le réservoir de sels à plus haute température. Et inversement lorsque l’énergie précédemment stockée est consommée.
Dans de nombreux cas, selon l’emplacement de la centrale, le rayonnement solaire disponible tout au long de l’année est insuffisant pour satisfaire la demande de production. Dans ces cas, il est nécessaire de compléter le système avec une autre source d’énergie pour pouvoir étendre la production à ce qui est nécessaire pour satisfaire la demande. Cela ne pose pas de problème puisque l’un des avantages des centrales thermosolaires est leur facilité d’hybridation avec d’autres sources d’énergie, de préférence renouvelables et, à défaut, provenant de la consommation de combustibles fossiles. Dans ce dernier cas, bien qu’il ne s’agisse pas d’une centrale sans émissions, celles-ci auront été minimisées au maximum.
Dans ce sens, pour les applications d’évaporation où l’on souhaite maximiser la durabilité du processus, l’énergie thermosolaire est une source d’énergie particulièrement intéressante car elle est renouvelable, inépuisable et facilement gérable en l’hybridant avec un autre combustible (biogaz, biomasse ou combustibles fossiles), en plus du fait qu’il est possible de stocker la chaleur du soleil pour une utilisation ultérieure.
AVANTAGES DE LA SOLUTION SOLARVAP®
Ainsi, le système SOLARVAP® met la technologie la plus avancée au service de la durabilité, car les systèmes d’évaporation basés sur la distillation par membranes combinés avec des centrales thermosolaires présentent une série d’avantages très précieux, facteur responsable de leur potentiel si élevé. Parmi les principaux avantages, on trouve les suivants :
- SOUTENABLE, grâce à l’utilisation d’une source d’énergie renouvelable et inépuisable.
- ÉCOLOGIQUE, grâce à la minimisation et, dans certains cas, à l’absence d’émission de gaz à effet de serre.
- TRANSVERSAL, car il est facile d’hybrider cette technologie avec la consommation d’autres sources d’énergie (biomasse, biogaz, etc.).
- ADAPTABLE, car l’évaporation par distillation par membranes présente un rendement élevé avec une très large variété d’effluents liquides différents.
- UNIVERSEL, car il peut être implanté n’importe où dans le monde où le rayonnement solaire est suffisant.
- ÉCONOMIQUE, car il permet d’obtenir des coûts d’exploitation très bas tandis que le CAPEX est raisonnablement bas.
Le système SOLARVAP®, fruit d’un développement partagé par les entreprises Condorchem Envitech et Rioglass Solar, toutes deux avec une vaste expérience et une longue liste de références à l’échelle mondiale dans leur secteur respectif, regroupe toutes ces caractéristiques et est l’une des options disponibles les plus avancées technologiquement et, de loin, la plus économique.
