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Recherche appliquée pour l'innovation et le développement
AquaOil
PURIFICATION DE L'EAU AVEC
PLASMA FROID
Il s'agit d'une nouvelle méthode de désinfection et de purification de l'eau qui permet l'oxydation complète et l'élimination de la matière organique et des différentes cultures microbiologiques (bactéries, virus, champignons, autres agents pathogènes, etc.) présentes dans l'eau, grâce à un traitement par plasma froid transsonique sans utilisation de réactifs et de produits chimiques et avec une faible consommation d'énergie.
L'innovation consiste à allumer le plasma (froid) directement dans un mélange de fluides à deux phases (eau et vapeur gazeuse).
Le plasma, généré directement dans le liquide (eau ou même d'autres substances) au moyen de décharges électriques à haute tension, permet d'agir complètement sur l'ensemble de la substance à traiter et non pas seulement sur la surface exposée à l'air, comme peuvent le faire les systèmes actuels.
Plasma froid
Le plasma est essentiellement un gaz (ionisé) composé de particules chargées électriquement qui, contrairement aux autres gaz, sont en mouvement continu. Il est dit froid (c'est-à-dire non thermique ou non équilibré) parce que les électrons et les ions qui le composent ont des températures différentes. Les ions maintiennent une température ambiante, tandis que les électrons atteignent 10 000 degrés. Un déséquilibre thermique qui permet une concentration minimale de chaleur et un fonctionnement à température ambiante.
Le champ électrique, généré entre deux électrodes, accélère le mouvement des électrons, qui sont arrachés à leur noyau et se déplacent de manière chaotique et libre dans le gaz jusqu'à ce qu'ils entrent en collision avec les atomes. En éliminant les électrons, il reste des ions et des radicaux libres, qui sont des agents oxydants ayant un effet bactéricide.
Les phénomènes physico-chimiques déclenchés par le plasma froid produisent de puissants effets hydromécaniques de cavitation, ainsi que de la sonoluminescence, des ondes de choc, une scission moléculaire avec séparation des agents oxydants et des radicaux libres à effet bactéricide, une émission photonique de rayonnements lumineux de différentes longueurs d'onde (rayons de tous les spectres, de l'ultraviolet à pouvoir oxydant à l'infrarouge) et une électrolyse spéciale de l'eau.
Différents résultats sont ainsi obtenus :
- la diminution de la charge et de la résistance de la membrane cellulaire des bactéries présentes dans l'eau, qui deviennent plus vulnérables ;
- l'arrêt du processus de division cellulaire et donc de la capacité des micro-organismes à se reproduire ;
- la décomposition des composants de l'eau et la formation de molécules instables d'ozone, d'oxygène atomique et de groupes hydroxyles, qui sont les oxydants les plus puissants des matières organiques et permettent la désinfection de l'eau de toutes les cultures cryptogamiques et fongiques, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des réactifs chimiques ;
- enfin, les ions d'argent, dont peuvent être composées les électrodes d'allumage du plasma, contribuent à stopper le processus de division et de reproduction des molécules organiques, et donc des bactéries, plus longtemps après le traitement.
Le processus
L'eau, après avoir traversé le bloc filtrant, qui élimine les impuretés solides et plus grosses, est poussée par une pompe à une pression d'environ 10 bars, ce qui est nécessaire pour démarrer le processus dans le réacteur.
Le flux d'eau entre ensuite, à température ambiante, dans le réacteur à plasma, l'appareil à flux transsonique (en raison de la pression élevée dans une zone sous vide) où le plasma est enflammé, ce qui traverse le mélange eau/vapeur et libère les composants oxydants.
L'eau, ainsi désinfectée, est ensuite récupérée pour être utilisée, tandis que les gaz (essentiellement de l'oxygène et de l'hydrogène) sont envoyés et séparés dans un dégazeur (deaerator : gas separator ou outgassing).
Dimensions et consommation du système
Le système se caractérise par sa petite taille et ses faibles besoins en énergie.
- Débit : 1,5 m3/h. Consommation : 700 W pour la pompe et l'instrumentation ; 900 W pour le plasma.
- Débit : 5 m3/h. Consommation : 3 kW pour la pompe et l'instrumentation ; 1 kW pour le plasma.
- Débit : 10 m3/h. Consommation : 5,5 kW pour la pompe et l'instrumentation ; 1 kW pour le plasma.
Cette technologie est particulièrement utile pour résoudre les problèmes de santé et d'approvisionnement en eau, notamment dans les pays en développement et dans les situations d'urgence. Elle peut également être utilisée dans la phase finale de l'épuration des eaux usées et peut être combinée avec des systèmes photovoltaïques si nécessaire.