EP4630378A1 - Procédé de séparation de boues grasses par filtration thermo-mécanique - Google Patents

Procédé de séparation de boues grasses par filtration thermo-mécanique

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Publication number
EP4630378A1
EP4630378A1 EP23834263.8A EP23834263A EP4630378A1 EP 4630378 A1 EP4630378 A1 EP 4630378A1 EP 23834263 A EP23834263 A EP 23834263A EP 4630378 A1 EP4630378 A1 EP 4630378A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sludge
fatty
thermo
mechanical filtration
perforated cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23834263.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Ulrich Darbost
Isabelle BONNAMOUR
Bastien METTRA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National des Sciences Appliquees de Lyon
Ecole Superieure de Chimie Physique Electronique de Lyon
Universite Claude Bernard Lyon 1
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National des Sciences Appliquees de Lyon
Ecole Superieure de Chimie Physique Electronique de Lyon
Universite Claude Bernard Lyon 1
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Institut National des Sciences Appliquees de Lyon, Ecole Superieure de Chimie Physique Electronique de Lyon, Universite Claude Bernard Lyon 1 filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP4630378A1 publication Critical patent/EP4630378A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/121—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering
    • C02F11/126—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering using drum filters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/13—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
    • C11B13/00—Recovery of fats, fatty oils or fatty acids from waste materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/32—Hydrocarbons, e.g. oil
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/10—Energy recovery

Definitions

  • the present invention relates to a process for extracting fatty substances contained in fatty sludge, particularly in cleaning sludge from wastewater treatment structures and networks.
  • non-fossil and renewable carbon from the recycling of industrial waste and/or biomass, to power energy, chemistry, transport or even pharmacy will help achieve the planned net zero carbon emissions objectives. by 2050.
  • Liquid biofuels such as first generation biodiesel are mainly derived from vegetable oils from oilseed plants such as rapeseed, sunflower, wheat, soybean and oil palm which are mainly made up of a mixture of triglycerides of organic fatty acids. Ranges of biodiesels have thus been developed from these oils, in particular by transforming them into methyl and ethyl esters of fatty acids (FAME and EEAG). These biodiesels are contained at 7 to 10% in commercial diesels (B7 and B10). More recently, vegetable oils as well as esters and hydrotreated fatty acids (HVO and HEFA), more stable and 100% substitutable for petrodiesel, without impact on engines (“drop in” fuels) are produced in the latest generation biorefineries. These HVO and HEFA have better stability over time and at high and low temperatures, they are also tested for the design of new sustainable jet fuels.
  • oilseed plants such as rapeseed, sunflower, wheat, soybean and oil palm
  • Ranges of biodiesels have thus been developed from
  • a need remains for the provision of a process allowing access to fatty acids and their derivatives which can be used for the preparation of fatty acid esters, esters and hydrotreated fatty acids (HEFA) or for the aforementioned applications from a new local source of renewable waste.
  • the proposed process must be simple to implement, respectful of the environment and human health and inexpensive in energy and raw materials.
  • the present invention relates to a process for extracting fatty substances contained in fatty sludge, in particular sludge from cleaning works and sanitation networks. It includes the following steps:
  • Figure 1 illustrates an example of a thermo-mechanical filtration device (1) for implementing the method of the present invention.
  • FIG. 2 illustrates an example of a thermo-mechanical filtration device (1) for implementing the method of the present invention as well as its heating system in the form of a steam generator.
  • the proposed process meets the expressed needs.
  • the proposed process makes it possible to extract fatty substances contained in fatty sludge, particularly in cleaning sludge from sanitation structures and networks, at lower cost.
  • the proposed process is environmentally friendly because it does not require the use of organic solvents.
  • the process can be applied in batch mode (commonly referred to as “batch”) or can be adapted to continuous operation.
  • the process is easily industrializable: scaling up is possible through the use of correctly sized equipment.
  • the proposed process for extracting fatty substances contained in fatty sludge, particularly in sewerage network cleaning sludge comprises the following steps:
  • thermo-mechanical filtration of fatty sludge in the absence of organic solvent, so as to separate the fatty sludge into a solid fraction and a liquid fraction, typically biphasic, the liquid fraction comprising the fatty substances;
  • thermo-mechanical filtration designates filtration carried out by the addition of thermal and mechanical energy. Thermal and mechanical energy are provided concomitantly (i.e. non-sequentially).
  • the conditions for implementing thermo-mechanical filtration and examples of thermo-mechanical filtration are as described in detail below.
  • greasy sludge refers to sludge rich in fatty substances (greasy waste) resulting from human activities (e.g.: industrial installations, food processing, catering, sanitation networks, etc.).
  • Greasy sludge is made up of liquid (water and oily organic matter) and solid matter (organic matter, mineral matter or their mixtures).
  • Fatty sludge generally has a dryness rate (% by weight of dry matter relative to the total weight of the fatty sludge) greater than 5%, typically ranging from 5% to 98%.
  • Greasy sludge generally has a level of substances extractable with hexane of at least 5% by weight relative to the total weight of the greasy sludge. Substances extractable with hexane refer to fatty substances.
  • fatty substance designates: fatty acids derived from biomass as well as triglycerides and their corresponding partially hydrolyzed derivatives (di- and mono-glycerides); or a mixture of hydrocarbons (for example from an industrial activity); or a mixture of these two categories.
  • Fatty substances can be in the form of a solid or liquid mixture or a heterogeneous solid-liquid mixture.
  • the constituents of fatty substances (fatty acids, triglycerides and their partially hydrolyzed derivatives or mixtures of hydrocarbons) depend on the origin of the fatty sludge.
  • the fatty sludge used is sludge from cleaning sanitation networks, sludge collected in the grease tanks of wastewater treatment plants (STEP), machining or rectification sludge, pellets refinery sludge, rolling mill sludge, sludge from boat bilges or even sludge from grease pits or grease traps, in particular grease traps leaving central kitchens and food industries.
  • the fatty sludge is sludge from cleaning sanitation networks or sludge from grease traps leaving central kitchens and food industries.
  • the sanitation networks located upstream of urban wastewater treatment plants, have the role of transporting domestic wastewater, community and/or industrial effluents, and periodically rainwater to these treatment plants.
  • lipids originally triglycerides of fatty acids coming from edible oils (olive oil, rapeseed oil, sunflower oil, palm oil, and peanut) and animal fat are, from partially to completely, hydrolyzed into fatty acids via digestion on the one hand and natural hydrolysis generated by the mixing of materials in the path of the effluents in contact with water, air and time spent in the networks.
  • edible oils olive oil, rapeseed oil, sunflower oil, palm oil, and peanut
  • animal fat are, from partially to completely, hydrolyzed into fatty acids via digestion on the one hand and natural hydrolysis generated by the mixing of materials in the path of the effluents in contact with water, air and time spent in the networks.
  • These fatty materials accumulate in the form of a surface crust in the grease traps or agglomerate and clog the pipes and, in particular, the lifting stations of these networks, requiring operators to periodically clean the networks and these different stations upstream of urban wastewater treatment plants.
  • Sludge from the cleaning of sanitation works and networks thus refers to the sludge collected during cleaning and pumping operations of the works and pipes of the sanitation networks, that is to say the sludge collected upstream of the sewerage stations.
  • wastewater treatment This may be sludge collected at the lifting stations (PR), in the pipes as well as in the various structures: pits and grease traps, in particular at the outlet of the kitchens, the meat cutting workshops of the slaughterhouses and other agri-food activities generating fat (dairies, cheese factories, pastries, etc.).
  • This sewage sludge, rich in fat, is currently little used: it is typically either incinerated (co-generation), or mixed with other waste and methanized or freeze-polysed then spread.
  • Cleaning sludge typically has a dryness rate ranging from 5 to 10%.
  • Thermo-mechanical filtration of fatty sludge makes it possible to separate fatty sludge into a solid fraction and a liquid fraction.
  • Thermo-mechanical filtration of sludge is typically carried out at high temperature, that is to say carried out at a temperature ranging from 50 to 150°C, preferably ranging from 60 to 120°C or from 85 to 100°C, even more preferably around 95°C.
  • thermo-mechanical filtration is carried out at atmospheric pressure at a temperature ranging from 50 to 150°C, preferably ranging from 60 to 120°C or from 85 to 100°C, even more preferably around 95°C. Such temperatures will be reached by any appropriate heating means.
  • thermo-mechanical filtration is carried out at atmospheric pressure at a temperature of, or close to, 100°C.
  • the thermo-mechanical filtration includes the diffusion of water vapor within the fatty sludge.
  • thermomechanical filtration includes a heat supply by diffusion of water vapor within the fatty sludge. Steam of water, diffusing within the sludge would break the emulsion and allow the separation/release of the liquid fraction (including fatty substances) from the solid fraction, particularly when water vapor is combined with the addition mechanical energy in the form of agitation/mixing, for example slow mixing of materials by mechanical energy.
  • thermo-mechanical filtration is typically carried out in a heating chamber.
  • the contribution of mechanical energy during thermo-mechanical filtration typically takes the form of mixing/agitation of the sludge.
  • Thermo-mechanical filtration in particular the provision of mechanical energy, can be implemented by vibration of a filter grid on which the sludge rests, by mixing of the sludge placed on a filter grid or even by means of a device as described in detail in the “Particular embodiment” section. In this last embodiment, mixing can be carried out by slow rotation of a cylinder (see below).
  • the sludge is therefore typically agitated during thermo-mechanical filtration (by stirring, agitation). Agitation/mixing particularly makes it possible to establish good contact between the sludge and the water vapor. Mechanical energy allows the sludge to be aerated and prevents its compression, which is not desired in the context of the present invention.
  • thermomechanical filtration includes a heat supply by diffusion of water vapor within the fatty sludge and a mechanical energy supply by mixing the fatty sludge.
  • the sludge subjected to the thermomechanical filtration step can be, beforehand, partially dehydrated, for example to achieve a dryness rate greater than or equal to 30%, preferably greater than 40%, even more preferably greater than or equal to 50%, or even greater than or equal to 70%.
  • the sludge subjected to the thermo-mechanical filtration stage then has a dryness higher than that of the sludge resulting from collection, that is to say a dryness higher than that of the sludge collected at the collection point.
  • the sludge subjected to the thermo-mechanical filtration stage has a lower water content than that of the sludge collected at the collection point.
  • the sludge before the thermo-mechanical filtration step, may have undergone or may undergo a thickening and/or dehydration step aimed at eliminating part of the water contained therein.
  • the elimination of part of the water can be carried out according to known conventional methods of those skilled in the art such as thickening by gravity or dynamic decantation, cold draining by gravity, centrifugation, pressing for example by means of a screw press or even by cold filtration or the combination of these methods.
  • the elimination of part of the water can be carried out by means of the device allowing thermo-mechanical filtration without the addition of thermal energy, that is to say at room temperature (20 - 25 °C ).
  • the process of the present invention presents, before the thermo-mechanical filtration step, a step of partial dehydration of the sludge, preferably so as to produce sludge having a dryness rate greater than or equal to at 30%, preferably greater than 40%, even more preferably greater than or equal to 50%, or even greater than or equal to 70%.
  • a step of partial dehydration of the sludge preferably so as to produce sludge having a dryness rate greater than or equal to at 30%, preferably greater than 40%, even more preferably greater than or equal to 50%, or even greater than or equal to 70%.
  • the sludge may first have undergone one or more pre-treatments intended to make the process more efficient.
  • the sludge can be screened, in order to eliminate large solid waste, acidified and/or oxidized in pre-treatment to “break” the soaps present or even pre-heated to facilitate their transfer.
  • Thermo-mechanical filtration of sludge makes it possible to separate the sludge into a solid fraction and a liquid fraction, the liquid fraction is typically two-phase.
  • the liquid fraction includes fatty substances.
  • the liquid fraction is collected.
  • the process may further comprise a step of drying the collected liquid fraction.
  • the liquid fraction can be biphasic.
  • the two-phase liquid fraction then consists of an aqueous phase and an organic phase comprising the fatty substances.
  • the aqueous phase and the organic phase of the two-phase liquid fraction are collected and separated.
  • the separation can be carried out by decanting the collected two-phase liquid fraction followed by separation of the two phases.
  • the addition of salts can be considered to facilitate decantation. Any other known method of separation of an aqueous and organic phase of those skilled in the art can be used (centrifugation, overflow, etc.).
  • the organic phase can be withdrawn continuously.
  • the process may further comprise a step of drying and/or filtration of the organic phase.
  • the process can be carried out in continuous mode, for example via the use of a “conveyor belt” or a conveyor tunnel conveying the sludge from a dehydration step, for example spinning, towards the thermo-mechanical filtration stage.
  • the process of the present invention makes it possible to achieve mass extraction yields of fatty substances of the order of 20 to 85% or 20 to 50% with respect to the mass of initial fatty sludge, this is that is to say at the input of the thermo-mechanical filtration process.
  • thermo-mechanical filtration device can be as shown in Figure 1.
  • the thermo-mechanical filtration device (1) comprises: a heating chamber (2); a static collector (3) arranged inside the heating enclosure (2); a perforated cylinder (4) disposed inside the static collector (3), the perforated cylinder being configured to receive the sludge, in particular the cleaning sludge, and to be driven in rotation; the static collector (3) being configured to receive a liquid (or liquids) ejected from the perforated cylinder during rotation of the perforated cylinder (4).
  • the extraction process then includes the following steps:
  • the heating enclosure (2) can integrate heating elements (e.g.: circulation of a heat transfer liquid in a double envelope or the presence of an electrical resistance) or be configured to allow the introduction of heat, for example example to allow the introduction of water vapor and maintain the required temperature.
  • the heating enclosure comprises means allowing the introduction of water vapor into the enclosure and preferably means for maintaining a temperature of or close to 100°C.
  • the introduction of water vapor can be carried out continuously.
  • the heating chamber can be thermostatically controlled.
  • the static collector (3) shown in Figure 1 is cylindrical in shape. Those skilled in the art will agree that it can be of any suitable shape.
  • the static collector is intended to receive liquids, it is therefore made of a material suitable for collecting liquids (e.g.: any fatty substance and water). In some embodiments, the static collector is made of glass.
  • the perforated cylinder (4) is configured to receive the sludge and to be rotated. It is therefore a rotating cylinder with holes. In certain embodiments the perforated cylinder is suspended from a rotation shaft (5). In certain embodiments, a collection volume is present under the perforated cylinder.
  • the rotating perforated cylinder is made of a material suitable for containing fatty sludge, in particular sewage sludge.
  • the rotating perforated cylinder is made of steel.
  • the holes (7) of the rotating perforated cylinder (4) are configured to allow the ejection of liquids during the rotation of the rotating perforated cylinder (e.g. any fatty substance and water) and to retain solid materials.
  • the diameter of the holes generally varies from 1 pm to 1000 pm, preferably from 1 pm to 500 pm or from 5 pm to 500 pm or from 10 pm to 500 pm, or from 5 pm to 300 pm or from 10 pm to 300 pm. pm or from 50 pm to 300 pm or from 10 pm to 100 pm. Such diameters make it possible to retain solid materials within the perforated cylinder and only allow the liquid fraction, typically two-phase, to pass through.
  • the perforated cylinder is a perforated cylinder.
  • the perforated cylinder is made up of metal micromesh (for example metal micromesh with a passage dimension of 1 pm to 1000 pm, preferably of 1 pm to 500 pm or of 5 pm to 500 pm or 10 pm to 500 pm, or from 5 pm to 300 pm or from 10 pm to 300 pm or from 50 pm to 300 pm or from 10 pm to 100 pm).
  • the diameter of the holes in the cylinder may be greater than the diameters previously described.
  • the rotating perforated cylinder can be lined, preferably on its interior, with a microperforated membrane.
  • the holes/perforations of the microperforated membrane typically have a diameter ranging from 1 pm to 1000 pm, or preferably 1 pm to 500 pm or from 5 pm to 500 pm or from 10 pm to 500 pm, or from 5 pm to 300 pm or from 10 pm to 300 pm or from 50 pm to 300 pm or from 10 pm to 100 pm.
  • microperforated membrane therefore makes it possible to consider the use of a rotating perforated cylinder whose holes have a diameter greater than 1 mm (typically up to several mm, for example from 1 to 5 mm).
  • the microperforated membrane can be a polypropylene, nylon or PTFE membrane.
  • the microperforated membrane only allows hydrophobic substances to pass through.
  • thermo-mechanical filtration device as shown in Figure 1, the fatty sludge, in particular the cleaning sludge, is introduced into the rotating perforated cylinder.
  • the fatty sludge may have undergone one or more pre-treatments intended to make the process more efficient.
  • the sludge can be screened, in order to eliminate large solid waste, acidified and/or oxidized in pre-treatment to “break” the soaps present or even pre-heated to facilitate their transfer.
  • the fatty sludge may have been dehydrated, for example according to one of the methods described above, to eliminate part of the water contained therein.
  • the partial dehydration of the fatty sludge can be carried out within the present device itself before implementing the thermo-mechanical filtration.
  • Dehydration is then carried out by filtration at room temperature, that is to say by rotating the perforated cylinder without adding thermal energy.
  • Filtration at room temperature is typically carried out at a rotation speed of the perforated cylinder ranging from 30 to 1000 rpm, preferably ranging from 200 to 500 rpm.
  • Filtration at room temperature is typically carried out for a period ranging from 5 to 30 minutes, preferably ranging from 5 to 10 minutes.
  • Room temperature filtration is typically carried out at atmospheric pressure. The water extracted from the sludge during filtration at ambient temperature and collected in the static collector can be eliminated before implementing thermo-mechanical filtration.
  • Thermo-mechanical filtration is typically carried out at a temperature ranging from 50 to 150°C, preferably ranging from 60 to 120°C, preferably ranging from 85 to 100°C, even more preferably around 95°C.
  • a temperature of 50 to 150°C can be reached by means of a heat transfer liquid, typically an oil, circulating in a double envelope of the heating chamber, by means of an electrical resistance or by means of the introduction of water vapor into the heating chamber (2).
  • the temperature ranging from 50 to 150 ° C in the heating chamber is reached by introducing water vapor therein.
  • the thermo-mechanical filtration is carried out at atmospheric pressure at a temperature ranging from 50 to 150°C, preferably ranging from 60 to 120°C or from 85 to 100°C, even more preferably around 95°C.
  • thermomechanical filtration is carried out at atmospheric pressure at a temperature of, or close to, 100°C.
  • Thermo-mechanical filtration more precisely the heat supply, is then carried out by diffusion of water vapor within the fatty sludge in the cylinder. The water vapor diffusing within the sludge would break the emulsion and allow the separation/release of the liquid fraction (including fatty substances) from the solid fraction.
  • Thermo-mechanical filtration is carried out by rotating the perforated cylinder (4).
  • Thermo-mechanical filtration is typically carried out at a cylinder rotation speed ranging from 30 to 1000 rpm or 30 to 500 rpm, preferably ranging from 200 to 500 rpm or 200 to 300 rpm.
  • the rotation speed is therefore significantly lower than that used during centrifugation.
  • Thermomechanical filtration is typically carried out for a period ranging from a few minutes (for example ranging from 5 minutes, or 10 minutes, or 20 minutes, or 30 minutes) to 120 minutes, preferably ranging from 45 to 75 min.
  • the thermo-mechanical filtration is typically carried out for short times, for example for a period of a few minutes, for example 5 minutes.
  • thermo-mechanical filtration is carried out at a rotation speed of the cylinder ranging from 30 to 1000 rpm, preferably ranging from 200 to 500 rpm, for a duration ranging from a few minutes (for example ranging from 5 minutes , or 10 minutes, or 20 minutes, or 30 minutes) to 120 minutes, preferably ranging from 45 to 75 min.
  • Thermo-mechanical filtration is typically carried out at atmospheric pressure.
  • the liquid ejected during the rotation of the perforated cylinder (4) during thermomechanical filtration is collected in the static collector (3).
  • This liquid includes fatty substances.
  • the liquid containing the fatty substances collected in the static collector can be withdrawn continuously.
  • the liquid fraction can be dried.
  • the liquid is possibly a two-phase liquid comprising an aqueous phase and an organic phase comprising fatty substances.
  • the fatty substances and water contained in the sludge, particularly in the cleaning sludge, and extracted by thermo-mechanical filtration are collected hot in the static collector (3).
  • the static collector (3) can also contain water from filtration at room temperature if this step has been implemented and if the water extracted and collected has not been eliminated.
  • the aqueous phase collected in the static collector can be withdrawn continuously.
  • the aqueous phase and the organic phase containing the fatty substances collected in the static collector can be withdrawn continuously.
  • the process implemented in this device typically comprises a step (d’) of decantation of the biphasic liquid collected in step (c’) and separation of the phases to isolate the organic phase.
  • the organic phase containing the fatty substances is collected.
  • the process may further comprise a step of drying and/or filtration of the organic phase.
  • mass extraction yields of fatty substances of the order of 20 to 75% or 20 to 50% with respect to the mass of initial fatty sludge can be obtained.
  • the proposed method can be implemented in batch or continuous mode.
  • a (vibrating) filtering conveyor belt or a conveyor tunnel conveying the sludge through a heated enclosure equipped with a collection gutter makes it possible to carry out continuous collection of the liquid, allowing a implementation of the process continuously.
  • the fatty substances collected consist of an acidic oil (AI generally between 160 and 200 mg KOH/g).
  • This oil which can be solid, liquid and/or a mixture heterogeneous solid/liquid at room temperature contains a significant proportion of fatty acids from biomass (human food) as well as triglycerides and their corresponding partially hydrolyzed derivatives (di- and monoglycerides).
  • the fatty acids were characterized by gas chromatography coupled with mass spectrometry. Stearic, palmitic, linoleic and oleic acids constitute the largest fraction of fatty acids detected. Myristic and linolenic acids may also be present. Hydrocarbons may also be present.
  • fatty acids and their derivatives can be directly used as biofuels, for example for industrial ovens and boilers.
  • the collected fatty acids can be modified by methods well known to those skilled in the art.
  • these fatty acids can be hydrogenated into HEFA (Hydroprocessed esters and fatty acids) or HVO (Hydrotreated Vegetable Oil) to make biodiesel.
  • HEFA Hydroprocessed esters and fatty acids
  • HVO Hydrotreated Vegetable Oil
  • fatty acids can be esterified.
  • they can be esterified into methyl or ethyl esters of fatty acids.
  • the transformation can be done in two ways: by direct esterification in an acid catalytic medium and in the presence of an alcohol, preferably biosourced, by prior refining of the fatty acids after extraction then an esterification/transesterification sequence.
  • fatty acid esters can find markets as biodiesel, lubricants/cleaning solvents (particularly for cleaning metal parts, cleaning in printing, as a concrete release agent), plasticizer for bitumen, solvents for chemistry, synthons for chemistry.
  • Mass spectrometry The mass analyzes were carried out on a spectrometer equipped with an ion trap (amaZon SL, Bruker) and an electrospray ion source (ESI) operating in positive or negative mode.
  • ion trap amaZon SL, Bruker
  • ESI electrospray ion source
  • Sample preparation and introduction Typically, samples are diluted 100-fold in a solvent consisting of 46.1% methanol, 38.4% dichloromethane, 15.4% milliQ water and 0.1 % formic acid (% by volume). The sample thus diluted is then introduced directly into the source using a syringe pump with a flow rate of 10 pL/min.
  • the dry matter content is expressed as a percentage relative to the weight of the sample.
  • the measurement method consists of placing a sample of sludge in an oven at 105°C until a constant mass is obtained. Let r be the mass of the wet sample and m2 its mass after treatment in an oven at 105°C. x 100 -
  • the dosage is monitored by colorimetry and/or pH-metry.
  • V2 ml be the volume necessary for the dosage respectively of the fatty substance and the solvent mixture, y the molar concentration of the potash solution, M the molar mass of the potash and mg the mass of the test portion.
  • Fatty substances will be treated with alcoholic potash in large excess and hot. The excess potash is then dosed with hydrochloric acid.
  • the two flasks fitted with a refrigerant are brought to a gentle boil in a sand bath for 1h30.
  • V2 ml be the volume necessary for the determination of the sample and the control respectively, y the molar concentration of the hydrochloric acid solution, M the molar mass of the potash and mg the mass of the test portion.
  • the mass percentage of fatty substances within the fatty sludge is determined by solid-liquid extraction with hexane:
  • a filter cartridge weigh approximately exactly 20g of fatty sludge to be extracted (riboue).
  • the RS-CAR252780 filter cartridge is inserted into a “Soxlhet” type assembly topped with a refrigerant.
  • introduce 120 mL of hexane and three grains of pumice Bring to reflux then allow solid-liquid extraction cycles to operate for 20 hours. Cool and recover the residual organic phase in the cartridge.
  • Combine the organic juices then evaporate the hexane under reduced pressure.
  • the residue at the bottom of the flask is weighed (m fat as) and corresponds to the fatty substances extracted in the form of an oil which solidifies completely or partially at room temperature.
  • the mass percentage of fatty substances is expressed as:
  • the cleaning sludge used comes from samples taken from the walls of a lifting station of a sanitation network.
  • 3 kg of sludge (references BAL0522A) were taken from a lifting station on 04/01/2022, coordinates of the lifting station: GPS point 45.926247005143246, 4.652735136978171), the sludge is stored by freezing at -18°c.
  • Composition of sewage sludge
  • the sludge was homogenized by mechanical stirring for 3 hours at room temperature.
  • the quantity of fatty substances in this sludge was calculated on the average of two hot solvent (hexane) extraction experiments using the Soxhlet method as described above (reflux for 24 hours, 6 cycles at hour).
  • the measured quantity of fatty substances is 63.5% by weight for this sludge (see table 1).
  • Thermo-mechanical filtration device Thermo-mechanical filtration device
  • thermo-mechanical filtration device (1) is as illustrated in Figure 2.
  • the enclosure (2) is heated by introducing water vapors from a vapor generator (8) as shown.
  • This vapor generator (8) is made up of a three-necked Pyrex flask (4 L) (9) placed in a heating mantle (10) surmounted by a 100 mL casting funnel (11) and a tube of pressure balancer (12) (length (L) of 45 cm, external diameter (0) of 0.7 cm and internal diameter (0) of 0.4 cm).
  • the two-phase liquid collected comprises an aqueous (14) and oily (15) phase which are subsequently separated at the collector outlet.
  • a thermometer (17) is also present in the heating chamber to measure the temperature. Extraction of fatty substances from sludge BAL0522A
  • the aqueous and oily phases see their volume gradually increase, the aqueous phase (lower) is drawn off, collected and measured gradually.
  • the volume of the oily phase increasing visually less rapidly, the rotation speed is then increased to 260 then 330, then 400 rpm for a total of 15 minutes to complete the thermomechanical filtration operation.
  • the steam supply is stopped, and, during cooling, the aqueous phase then the oily phase are withdrawn one after the other, then stored separately.
  • the GAL0722VC1 fatty substance is packaged and then stored at 4°C. The experimental values are reported in Table 2.
  • the solid residues in the membrane are weighed, the oily phase (extracted fatty substances) is weighed, the results are presented in Table 3.
  • the collected fatty substance GAL0722VC1 is esterified with methanol in an acid catalytic medium (H2SO4) to obtain the FAME referenced GN0722MeOH.
  • a collected fatty substance GCCMIX290923 obtained by the process described in Example 1 is esterified with methanol in an acid catalytic medium (APTS) to obtain the FAME referenced EMAGCCMIX271123.
  • APTS acid catalytic medium

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Abstract

La présente divulgation porte sur un procédé d'extraction des corps gras contenus dans des boues grasses, notamment des boues grasses de curage des ouvrages et réseaux d'assainissement des eaux usées, comprenant les étapes suivantes : (a) filtration thermo-mécanique des boues grasses, en absence de solvant organique, de manière à séparer les boues grasses en une fraction solide et une fraction liquide, la fraction liquide comprenant les corps gras; (b) collecte de la fraction liquide comprenant les corps gras.

Description

Procédé de séparation de boues grasses par filtration thermo-mécanique
DOMAINE DE L’INVENTION
La présente invention concerne un procédé d’extraction des corps gras contenus dans des boues grasses, notamment dans les boues de curage des ouvrages et réseaux d’assainissement des eaux usées.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE
L’augmentation drastique de la part des gaz à effet de serre dans notre atmosphère a pour conséquence un réchauffement climatique global de notre planète. La diminution de l’emprunte carbone de l’activité humaine en général (transports, production d’énergie, industries) est une priorité pour la communauté scientifique et le monde socio- économique dans son ensemble.
L’amélioration du cycle de vie du carbone via le recyclage des matières carbonées de l’industrie en un produit réutilisable est de première importance. Il permettra en effet d’éviter les rejets de CO2 dans l’atmosphère lors de l’incinération des déchets et se substituera à l’utilisation de carbone fossile néfaste à l’environnement.
Du point de vue de la production énergétique, la mise en place d’un « mix » vertueux incluant les énergies renouvelables, le nucléaire et l’hydrogène est incontournable. Ceci contribuera positivement à atteindre les objectifs 2050 de décarbonation et par conséquent de maintien de la température globale en dessous de +1.5 degré au-dessus des niveaux préindustriels, fixé par l’Accord de Paris du 12 décembre 2015.
L’utilisation de carbone non fossile et renouvelable, issu du recyclage des déchets soit industriels et/ou de la biomasse, pour alimenter l’énergie, la chimie, les transports ou encore la pharmacie aidera à atteindre les objectifs zéro émission net de carbone prévus à l’horizon 2050.
Les biocarburants liquides tels que le biodiesel de première génération sont principalement issus d’huiles végétales provenant de plantes oléagineuses telles que le colza, le tournesol, le blé, le soja et les palmiers à huile qui sont constituées majoritairement d'un mélange de triglycérides d'acides organiques gras. Des gammes de biodiesels ont ainsi été développées à partir de ces huiles notamment en les transformant en esters méthyliques et éthyliques d’acides gras (EMAG et EEAG). Ces biodiesels sont contenus à hauteur de 7 à 10 % dans les gasoils commerciaux (B7 et B10). Plus récemment, des huiles végétales ainsi que des esters et acides gras hydrotraités (HVO et HEFA), plus stables et substituables à 100 % au pétrodiesel, sans impact sur les moteurs (carburants « drop in ») sont produits dans les bioraffineries de dernières générations. Ces HVO et HEFA présentent une meilleure stabilité dans le temps et aux températures hautes et basses, ils sont testés en outre pour la conception des nouveaux jet fuels durables.
Les inconvénients liés à l’utilisation des matières premières issues de l’agriculture sont d’une part la concurrence directe avec l'alimentation humaine et animale et un souci de préservation des surfaces agricoles d’autre part. Aujourd’hui, seul 6 % du marché global des biodiesels est abondé via l’utilisation de matière grasse autre que celle issue de l’agriculture. Ces biocarburants dits « de seconde génération » sont issus de déchets divers (huile animale, déchets agricoles, huiles de fritures usagées) et constituent une des composantes du « mix » énergétique vertueux, à condition d’être produits localement.
Des alternatives à base de déchets renouvelables et locaux sont donc recherchées pour produire ces biocarburants. En outre, la ressource mondiale en carbone fossile et issue de l’agriculture étant limitée, l’obtention de carbone biosourcé et issu du recyclage de déchets est un enjeu à la fois écologique, économique et sociétal. La valorisation de cette source de carbone recyclé et/ou biosourcé ne saurait se limiter aux biocarburants de deuxième génération, mais bien à l’approvisionnement en carbone renouvelable dans son ensemble pour la production de biocombustibles, de lubrifiants, de solvants, de synthons pour la chimie, de cires....
Ainsi, un besoin demeure pour la mise à disposition d’un procédé permettant d’accéder à des acides gras et leurs dérivés pouvant être utilisés pour la préparation d’esters d’acides gras, d’esters et acides gras hydrotraités (HEFA) ou pour les applications précitées à partir d’une nouvelle source locale de déchets renouvelables. Avantageusement, le procédé proposé devra être simple à mettre en oeuvre, respectueux de l’environnement et de la santé humaine et peu coûteux en énergie et en matières premières.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
La présente invention porte sur un procédé d’extraction des corps gras contenus dans des boues grasses, notamment des boues de curage des ouvrages et réseaux d’assainissement. Il comprend les étapes suivantes :
(a) filtration thermo-mécanique des boues grasses, en absence de solvant organique, de manière à séparer les boues grasses en une fraction solide et une fraction liquide, la fraction liquide comprenant les corps gras ; (b) collecte de la fraction liquide comprenant les corps gras.
D’autres aspects de l’invention sont tels que décrits dans les revendications et ci-après.
FIGURES
La figure 1 illustre un exemple de dispositif de filtration thermo-mécanique (1 ) pour la mise en oeuvre du procédé de la présente invention.
La figure 2 illustre un exemple de dispositif de filtration thermo-mécanique (1 ) pour la mise en oeuvre du procédé de la présente invention ainsi que de son système de chauffe sous forme de générateur de vapeurs.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Le procédé proposé répond aux besoins exprimés. Le procédé proposé permet d’extraire les corps gras contenus dans les boues grasses, notamment dans les boues de curage des ouvrages et réseaux d’assainissement, à moindre coût. Par ailleurs, le procédé proposé est respectueux de l’environnement car il ne nécessite pas l’utilisation de solvants organiques. En outre, le procédé peut s’appliquer en mode discontinu (communément désigné par le terme anglais « batch ») ou peut être adapté à un fonctionnement continu. Enfin, le procédé est facilement industrialisable : une montée en échelle est possible via l’utilisation d’équipements correctement dimensionnés.
Le procédé proposé d’extraction des corps gras contenus dans des boues grasses, notamment dans les boues de curage réseaux d’assainissements, comprend les étapes suivantes :
(a) filtration thermo-mécanique des boues grasses, en absence de solvant organique, de manière à séparer les boues grasses en une fraction solide et une fraction liquide, typiquement biphasique, la fraction liquide comprenant les corps gras ;
(b) collecte de la fraction liquide comprenant les corps gras.
L’expression « filtration thermo-mécanique » désigne une filtration réalisée par apport d’énergie thermique et mécanique. L’énergie thermique et mécanique sont apportées de manière concomitante (c’est-à-dire non séquentielles). Les conditions de mise en oeuvre de la filtration thermo-mécanique et des exemples de filtration thermo-mécanique sont tels que décrits en détails ci-après. Boues grasses
Le terme « boues grasses » désigne des boues riches en corps gras (déchets graisseux) issues des activités humaines (ex. : installations industrielles, agro-alimentaires, restaurations, réseaux d’assainissement...). Les boues grasses sont constituées de liquide (eau et matière organique huileuse) et de matière solide (matière organique, matière minérale ou leurs mélanges). Les boues grasses présentent généralement un taux de siccité (% en poids de matière sèche par rapport au poids total des boues grasses) supérieur à 5%, typiquement allant de 5% à 98%. Les boues grasses présentent généralement un taux de substances extractibles à l’hexane d’au moins 5% en poids par rapport au poids total des boues grasses. Les substances extractibles à l’hexane désignent les corps gras.
Le terme « corps gras » désigne : les acides gras issus de la biomasse ainsi que les triglycérides et leurs dérivés partiellement hydrolysés correspondants (di- et mono-glycérides) ; ou un mélange d’hydrocarbures (par exemple issu d’une activité industrielle) ; ou un mélange de ces deux catégories.
Les corps gras peuvent se présenter sous forme d’un mélange solide ou liquide ou d’un mélange hétérogène solide-liquide. Les constituants des corps gras (acides gras, triglycérides et leurs dérivés partiellement hydrolysés ou mélange d’hydrocarbures) dépendent de l’origine des boues grasses.
Typiquement, les boues grasses mises en oeuvre sont des boues de curage des réseaux d’assainissement, des boues récoltées dans les bâches à graisse des stations d’épuration des eaux usées (STEP), des boues d’usinage ou de rectification, des culots de boues de raffinerie, des boues de laminoir, des boues des fonds de cale des bateaux ou encore des boues des fosses à graisses ou bacs à graisse, en particulier des bacs à graisse en sortie des cuisines centrales et industries agroalimentaires. De préférence, les boues grasses sont des boues de curage des réseaux d’assainissement ou des boues des bacs à graisse en sortie des cuisines centrales et industries agroalimentaires. Les réseaux d’assainissements, situés en amont des stations d’épuration urbaine, ont pour rôle d’acheminer les eaux usées domestiques, les effluents des collectivités, et/ou industriels, et périodiquement les eaux de pluies vers ces stations d’épuration. Ces eaux et effluents sont chargés de matières grasses issues essentiellement de la consommation humaine de lipides, à travers notamment l’alimentation et la cuisine (domestique et de restauration). Ces lipides, originellement des triglycérides d’acides gras provenant des huiles alimentaires (huile d’olive, de colza, de tournesol, de palme, et d’arachide) et de gras animal sont, de partiellement à totalement, hydrolysés en acides gras via la digestion d’une part et l’hydrolyse naturelle générée par le brassage des matières dans le parcours des effluents au contact de l’eau, de l’air et du temps passé dans les réseaux. Ces matières grasses s’accumulent sous forme d’une croûte de surface dans les bacs à graisse ou s’agglomèrent et colmatent les canalisations et, en particulier, les postes de relevage de ces réseaux, imposant aux exploitants de curer périodiquement les réseaux et ces différents postes en amont des stations urbaines d’épuration.
Les boues de curage des ouvrages et réseaux d’assainissement désignent ainsi les boues collectées lors des opérations de curage et de pompage des ouvrages et canalisations des réseaux d’assainissement, c’est-à-dire les boues collectées en amont des stations d’épuration des eaux usées (STEP). Il peut s’agir des boues collectées au niveau des postes de relevage (PR), dans les canalisations ainsi que dans les différents ouvrages : fosses et bac à graisse, en particulier en sortie des cuisines, des ateliers de découpe de viande des abattoirs et autres activités agroalimentaires générant des matières grasses (laiteries, fromageries, pâtisseries...). Ces boues de curage, riches en matières grasses, sont actuellement peu valorisées : elles sont typiquement soit incinérées (co-génération), soit mélangées à d’autres déchets et méthanisées ou lypolysées puis épandues. Les boues de curage présentent typiquement un taux de siccité allant de 5 à 10%.
Filtration thermo-mécanique des boues grasses
La filtration thermo-mécanique des boues grasses permet de séparer les boues grasses en une fraction solide et une fraction liquide.
La filtration thermo-mécanique des boues est typiquement réalisée à haute température, c’est-à-dire réalisée à une température allant de 50 à 150 °C, de préférence allant de 60 à 120 °C ou de 85 à 100 °C, de manière encore plus préférée autour de 95 °C.
Dans certains modes de réalisation, la filtration thermo-mécanique est réalisée à la pression atmosphérique à une température allant de 50 à 150 °C, de préférence allant de 60 à 120 °C ou de 85 à 100 °C, de manière encore plus préférée autour de 95 °C. De telles températures seront atteintes par tous moyens de chauffe appropriés.
De manière tout particulièrement préférée, la filtration thermo-mécanique est réalisée à la pression atmosphérique à une température de, ou proche de, 100°C. Dans de tels modes de réalisation, la filtration thermo-mécanique inclut la diffusion de vapeur d’eau au sein des boues grasses. En d’autres termes, la filtration thermomécanique inclut un apport thermique par diffusion de vapeur d’eau au sein des boues grasses. La vapeur d’eau, diffusant au sein des boues casserait l’émulsion et permettrait la séparation/libération de la fraction liquide (comprenant les corps gras) de la fraction solide, et ce tout particulièrement lorsque la vapeur d’eau est combinée à l’apport d’une énergie mécanique sous forme d’agitation/brassage, par exemple un brassage lent des matières par énergie mécanique.
La filtration thermo-mécanique est typiquement réalisée dans une enceinte de chauffe. L’apport d’énergie mécanique lors de la filtration thermo-mécanique prend typiquement la forme d’un brassage/agitation des boues.
La filtration thermo-mécanique, en particulier l’apport d’énergie mécanique, peut être mise en oeuvre par vibration d’une grille filtrante sur laquelle reposent les boues, par brassage des boues placées sur une grille filtrante ou encore au moyen d’un dispositif tel que décrit en détails dans la section « Mode de réalisation particulier ». Dans ce dernier mode de réalisation, le brassage peut être réalisé par rotation lente d’un cylindre (voir ci-après).
Les boues sont donc typiquement agitées lors de la filtration thermo-mécanique (par brassage, agitation). L’agitation/brassage permet tout particulièrement d’établir un bon contact entre les boues et la vapeur d’eau. L’énergie mécanique permet d’aérer les boues et évite leur compression qui n’est pas souhaitée dans le cadre de la présente invention.
Dans certains modes de réalisation, la filtration thermomécanique inclut un apport thermique par diffusion de vapeur d’eau au sein des boues grasses et un apport d’énergie mécanique par brassage des boues grasses.
Pour des raisons de gain d’énergie, les boues soumises à l’étape de filtration thermomécanique peuvent être, au préalable, partiellement déshydratées, par exemple pour atteindre un taux de siccité supérieur ou égal à 30%, de préférence supérieur à 40%, de manière encore plus préférée supérieur ou égal à 50%, ou encore supérieur ou égal à 70%. Les boues soumises à l’étape de filtration thermo-mécanique présentent alors une siccité supérieure à celle des boues issues de la collecte, c’est-à-dire une siccité supérieure à celle des boues collectées au point de collecte. En d’autres termes, les boues soumises à l’étape de filtration thermo-mécanique présentent une teneur en eau inférieure à celle des boues collectées au point de collecte.
Ainsi, dans certains modes de réalisation, avant l’étape de filtration thermo-mécanique, les boues peuvent avoir subies ou peuvent subir une étape d’épaississement et/ou de déshydratation visant à éliminer une partie de l’eau contenue dans celles-ci. L’élimination d’une partie de l’eau peut être réalisée selon des méthodes conventionnelles connues de l’homme du métier telles qu’un épaississement par décantation gravitaire ou dynamique, un égouttage à froid par gravité, une centrifugation, un pressage par exemple au moyen d’une presse à vis ou encore par filtration à froid ou la combinaison de ces méthodes. Par exemple, l’élimination d’une partie de l’eau peut être réalisée au moyen du dispositif permettant la filtration thermo-mécanique sans apport d’énergie thermique, c’est-à-dire à température ambiante (20 - 25 °C).
Ainsi, dans certains modes de réalisation, le procédé de la présente invention présente, avant l’étape de filtration thermo-mécanique, une étape de déshydratation partielle des boues, de préférence de manière à produire des boues présentant un taux de siccité supérieur ou égal à 30%, de préférence supérieur à 40%, de manière encore plus préférée supérieur ou égal à 50%, ou encore supérieur ou égal à 70%. Une telle étape est tout particulièrement mise en oeuvre lorsque les boues grasses sont des boues de curage, les boues de curage présentant une faible siccité.
Il est à noter qu’avant d’être soumises à l’éventuelle étape de déshydratation partielle et à l’étape de filtration thermo-mécanique, les boues peuvent au préalable avoir subies un ou plusieurs pré-traitements destinés à rendre le procédé plus efficient. Les boues peuvent être dégrillées, en vue d’éliminer les gros déchets solide, acidifiées et/ou oxydées en pré-traitement pour « casser » les savons présents ou encore pré-chauffées pour faciliter leur transfert.
Collecte de la fraction liquide
La filtration thermo-mécanique des boues permet de séparer les boues en une fraction solide et une fraction liquide, la fraction liquide est typiquement biphasique. La fraction liquide comprend les corps gras. La fraction liquide est collectée. Le procédé peut comprendre en outre une étape de séchage de la fraction liquide collectée.
Il sera aisément compris que selon la teneur en eau/siccité des boues soumises à l’étape de filtration thermo-mécanique et/ou selon les moyens de chauffe (ex. : vapeur d’eau introduite dans l’enceinte de chauffe comme détaillé ci-après), la fraction liquide peut être biphasique. La fraction liquide biphasique est alors constituée d’une phase aqueuse et d’une phase organique comprenant les corps gras. La phase aqueuse et la phase organique de la fraction liquide biphasique sont collectées et séparées. La séparation peut être réalisée par décantation de la fraction liquide biphasique collectée suivie d’une séparation des deux phases. L’addition de sels peut être envisagé pour faciliter la décantation. Tout autre mode de séparation d’une phase aqueuse et organique connu de l’homme du métier peut être utilisé (centrifugation, débordement...). Dans certains modes de réalisation, la phase organique peut être soutirée en continu.
Le procédé peut comprendre en outre une étape de séchage et/ou de filtration de la phase organique.
Dans certains modes de réalisation, le procédé peut être réalisé en mode continu, par exemple via l’utilisation d’un « tapis roulant » ou d’un tunnel convoyeur acheminant les boues d’une étape de déshydratation, par exemple d’essorage, vers l’étape de filtration thermo-mécanique.
Le procédé de la présente invention permet d’atteindre des rendements d’extraction massique en corps gras de l’ordre de 20 à 85% ou de 20 à 50 % vis-à-vis de la masse de boue grasse initiale, c’est-à-dire en entrée du procédé de filtration thermo-mécanique.
Mode de réalisation particulier
Le procédé d’extraction des corps gras contenus dans des boues grasses, notamment dans les boues de curage, peut être mis en oeuvre dans un dispositif de filtration thermomécanique. Le dispositif de filtration thermo-mécanique peut être tel que représenté à la figure 1 . Le dispositif de filtration thermo-mécanique (1 ) comprend : une enceinte de chauffe (2) ; un collecteur statique (3) disposé à l’intérieur de l’enceinte de chauffe (2) ; un cylindre troué (4) disposé à l’intérieur du collecteur statique (3), le cylindre troué étant configuré pour recevoir les boues, notamment les boues de curage, et pour être entraîné en rotation ; le collecteur statique (3) étant configuré pour recevoir un liquide (ou des liquides) éjecté du cylindre troué lors de la rotation du cylindre troué (4).
Le procédé d’extraction comprend alors les étapes suivantes :
(a’) introduction des boues grasses, notamment des boues de curage, dans le cylindre troué (4) ;
(b’) filtration thermo-mécanique des boues grasses à une température allant de 50 à 150 °C par mise en rotation du cylindre troué (4) ; et
(c’) collecte d’une fraction liquide, typiquement biphasique, éjectée du cylindre troué dans le collecteur statique (3).
L’enceinte de chauffe (2) peut intégrer des éléments de chauffe (ex. : circulation d’un liquide caloporteur dans une double enveloppe ou encore la présence d’une résistance électrique) ou être configurée pour permettre l’introduction de chaleur, par exemple pour permettre l’introduction de vapeur d’eau et maintenir la température requise. De préférence, l’enceinte de chauffe comprend des moyens permettant l’introduction de vapeur d’eau dans l’enceinte et de manière préférée des moyens de maintien d’une température de ou proche de 100°C. L’introduction de vapeur d’eau peut être réalisée de manière continue. L’enceinte de chauffe peut être thermostatée.
Le collecteur statique (3) représenté à la figure 1 est de forme cylindrique. L’homme du métier conviendra qu’il peut être de n’importe quelle forme adaptée. Le collecteur statique est destiné à recevoir des liquides, il est donc constitué d’un matériau adapté à la collecte des liquides (ex. : tout corps gras et de l’eau). Dans certains modes de réalisation, le collecteur statique est en verre.
Le cylindre troué (4) est configuré pour recevoir les boues et pour être entraîné en rotation. Il s’agit donc d’un cylindre troué tournant. Dans certains modes de réalisation le cylindre troué est suspendu à un arbre de rotation (5). Dans certaines modes de réalisation, un volume de collecte est présent sous le cylindre troué.
Le cylindre troué tournant est constitué d’un matériau adapté pour contenir des boues grasses, notamment des boues de curage. Dans certains modes de réalisation, le cylindre troué tournant est en acier.
Les trous (7) du cylindre troué tournant (4) sont configurés pour permettre l’éjection des liquides lors de la rotation du cylindre troué tournant (ex. : tout corps gras et eau) et retenir les matières solides.
Le diamètre des trous varie généralement de 1 pm à 1000 pm, de préférence de 1 pm à 500 pm ou de 5 pm à 500 pm ou de 10 pm à 500 pm, ou encore de 5 pm à 300 pm ou de 10 pm à 300 pm ou de 50 pm à 300 pm ou de 10 pm à 100 pm. De tels diamètres permettent de retenir les matières solides au sein du cylindre troué et de ne laisser passer que la fraction liquide, typiquement biphasique.
Dans certains modes de réalisation, le cylindre troué est un cylindre perforé. Dans d’autres modes de réalisation, le cylindre troué est constitué de micromailles métalliques (par exemple des micromailles métalliques de dimension de passage de 1 pm à 1000 pm, de préférence de 1 pm à 500 pm ou de 5 pm à 500 pm ou de 10 pm à 500 pm, ou encore de 5 pm à 300 pm ou de 10 pm à 300 pm ou de 50 pm à 300 pm ou de 10 pm à 100 pm).
Dans certains modes de réalisation, le diamètre des trous du cylindre peut être supérieur aux diamètres précédemment décrits. En effet, dans certains modes de réalisation, le cylindre troué tournant peut être tapissé, de préférence en son intérieur, d’une membrane microperforée. Les trous/perforations de la membrane microperforée présentent typiquement un diamètre allant de 1 pm à 1000 pm, ou de préférence de 1 pm à 500 pm ou de 5 pm à 500 pm ou de 10 pm à 500 pm, ou encore de 5 pm à 300 pm ou de 10 pm à 300 pm ou de 50 pm à 300 pm ou de 10 pm à 100 pm. L’utilisation d’une membrane microperforée permet donc d’envisager l’emploi d’un cylindre troué tournant dont les trous ont un diamètre supérieur à 1 mm (typiquement allant jusqu’à plusieurs mm, par exemple de 1 à 5 mm). La membrane microperforée peut être une membrane en polypropylène, en nylon, en PTFE.
Dans certains modes de réalisation, la membrane microperforée ne laisse passer que des substances hydrophobes.
Dans ce mode de réalisation particulier mettant en oeuvre un dispositif de filtration thermo-mécanique tel que représenté à la figure 1 , les boues grasses, notamment les boues de curage, sont introduites dans le cylindre troué tournant.
Au préalable, comme indiqué ci-dessus, les boues grasses peuvent avoir subies un ou plusieurs pré-traitements destinés à rendre le procédé plus efficient. Les boues peuvent être dégrillées, en vue d’éliminer les gros déchets solide, acidifiées et/ou oxydées en pré-traitement pour « casser » les savons présents ou encore pré-chauffées pour faciliter leur transfert.
En particulier, avant introduction dans le cylindre, les boues grasses peuvent avoir été déshydratées, par exemple selon un des modes décrits précédemment, pour éliminer une partie de l’eau contenue dans celles-ci. Dans certains modes de réalisation, la déshydratation partielle des boues grasses peut être réalisée au sein même du présent dispositif avant mise en oeuvre de la filtration thermo-mécanique. La déshydratation est alors réalisée par filtration à température ambiante, c’est-à-dire par mise en rotation du cylindre troué sans apport d’énergie thermique. La filtration à température ambiante est typiquement réalisée à une vitesse de rotation du cylindre troué allant de 30 à 1000 tours/min, de préférence allant de 200 à 500 tours/min. La filtration à température ambiante est typiquement réalisée pendant une durée allant de 5 à 30 minutes, de préférence allant de 5 à 10 minutes. La filtration à température ambiante est typiquement réalisée à la pression atmosphérique. L’eau extraite des boues lors de la filtration à température ambiante et collectée dans le collecteur statique peut être éliminée avant de mettre en oeuvre la filtration thermo-mécanique.
La filtration thermo-mécanique est typiquement_réalisée à une température allant de 50 à 150 °C, de préférence allant de 60 à 120 °C, de préférence allant de 85 à 100 °C, de manière encore plus préférée autour de 95 °C. Une température de 50 à 150°C peut être atteinte au moyen d’un liquide caloporteur, typiquement une huile, circulant dans une double enveloppe de l’enceinte de chauffe, au moyen d’une résistance électrique ou au moyen de l’introduction de vapeur d’eau dans l’enceinte de chauffe (2). De préférence, la température allant de 50 à 150 °C dans l’enceinte de chauffe est atteinte par introduction de vapeur d’eau dans celle-ci. Dans certains modes de réalisation, la filtration thermo-mécanique est réalisée à la pression atmosphérique à une température allant de 50 à 150 °C, de préférence allant de 60 à 120 °C ou de 85 à 100 °C, de manière encore plus préférée autour de 95 °C.
Dans certains modes de réalisation tout particulièrement préférés, la filtration thermomécanique est réalisée à la pression atmosphérique à une température de, ou proche de, 100°C. La filtration thermo-mécanique, plus exactement l’apport de chaleur, est alors réalisée par diffusion de vapeur d’eau au sein des boues grasses dans le cylindre. La vapeur d’eau diffusant au sein des boues casserait l’émulsion et permettrait la séparation/libération de la fraction liquide (comprenant les corps gras) de la fraction solide.
La filtration thermo-mécanique est réalisée par mise en rotation du cylindre troué (4). La filtration thermo-mécanique est typiquement réalisée à une vitesse de rotation du cylindre allant de 30 à 1000 tours/min ou de 30 à 500 tours/min de préférence allant de 200 à 500 tours/min ou de 200 à 300 tours/min. La vitesse de rotation est donc nettement inférieure à celle mise en oeuvre lors d’une centrifugation. La filtration thermomécanique est typiquement réalisée pendant une durée allant de quelques minutes (par exemple allant de 5 minutes, ou de 10 minutes, ou de 20 minutes, ou de 30 minutes) à 120 minutes, de préférence allant de 45 à 75 min. Dans des modes de réalisation en continu, la filtration thermo-mécanique est typiquement réalisée pendant des temps courts, par exemple pendant une durée de quelques minutes, par exemple de 5 minutes. Typiquement, la filtration thermo-mécanique est réalisée à une vitesse de rotation du cylindre allant de 30 à 1000 tours/min, de préférence allant de 200 à 500 tours/min, pendant une durée allant de quelques minutes (par exemple allant de 5 minutes, ou de 10 minutes, ou de 20 minutes, ou de 30 minutes) à 120 minutes, de préférence allant de 45 à 75 min.
La filtration thermo-mécanique est typiquement réalisée à la pression atmosphérique.
Le liquide éjecté lors de la rotation du cylindre troué (4) lors de la filtration thermomécanique est collecté dans le collecteur statique (3). Ce liquide comprend les corps gras. Dans certains modes de réalisation, le liquide contenant les corps gras collecté dans le collecteur statique peut être soutiré en continu. Dans certains modes de réalisation, la fraction liquide peut être séchée.
Comme indiqué précédemment, selon la teneur en eau des boues soumises à l’étape de filtration thermo-mécanique et/ou selon les moyens de chauffe (ex. : vapeur d’eau introduite dans l’enceinte de chauffe), le liquide est éventuellement un liquide biphasique comprenant une phase aqueuse et une phase organique comprenant les corps gras. Ainsi, les corps gras et l’eau contenus dans les boues, notamment dans les boues de curage, et extraits par filtration thermo-mécanique sont collectés à chaud dans le collecteur statique (3).
Le collecteur statique (3) peut également contenir de l’eau provenant de la filtration à température ambiante si cette étape a été mise en oeuvre et si l’eau extraite et collectée n’a pas été éliminée.
Dans certains modes de réalisation, la phase aqueuse collectée dans le collecteur statique peut être soutirée en continu.
Dans certains modes de réalisation, la phase aqueuse et la phase organique contenant les corps gras collectés dans le collecteur statique peuvent être soutirés en continu.
Lorsque la fraction liquide est biphasique, le procédé mis en oeuvre dans ce dispositif comprend typiquement une étape (d’) de décantation du liquide biphasique collecté à l’étape (c’) et de séparation des phases pour isoler la phase organique. La phase organique contenant les corps gras est collectée. Le procédé peut comprendre en outre une étape de séchage et/ou de filtration de la phase organique.
Dans ce mode de réalisation particulier, des rendements d’extraction massique en corps gras de l’ordre de 20 à 75% ou de 20 à 50 % vis-à-vis de la masse de boue grasse initiale peuvent être obtenus.
Dans ce mode de réalisation particulier, le procédé proposé peut être mis en oeuvre en mode batch ou continu. Par exemple, l’utilisation d’un tapis roulant filtrant (vibrant) ou d’un tunnel de convoyage acheminant les boues à travers une enceinte chauffée et équipée d’une gouttière de collecte permet de réaliser une collecte en continu du liquide, permettant une mise en oeuvre du procédé en continu.
Valorisation des corps gras collectés
Les corps gras collectés sont constitués d’une huile acide (IA généralement compris entre 160 et 200 mg KOH/g). Cette huile, pouvant être solide, liquide et/ou un mélange hétérogène solide/liquide à température ambiante contient une part significative d’acides gras issus de la biomasse (alimentation humaine) ainsi que des triglycérides et leurs dérivés partiellement hydrolysés (di- et monoglycérides) correspondants. Les acides gras ont été caractérisés par chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse. Les acides stéarique, palmitique, linoléique et oléique constituent la fraction la plus importante des acides gras détectés. Les acides myristique et linolénique peuvent être également présents. Des hydrocarbures peuvent également être présents.
Ces acides gras et leurs dérivés peuvent être directement utilisés comme biocombustibles, par exemple pour four et chaudière industrielle.
Alternativement, les acides gras collectés peuvent être modifiées par des méthodes bien connues de l’homme du métier.
Par exemple, ces acides gras peuvent être hydrogénés en HEFA (Hydroprocessed esters and fatty acids) ou HVO (Hydrotreated Vegetable Oil - huile végétale hydrotraitée) pour faire du biodiesel.
Par exemples, les acides gras peuvent être estérifiés. Par exemples, ils peuvent être estérifiés en esters méthyliques ou éthyliques d’acides gras. La transformation peut se faire de deux façons : par estérification directe en milieu catalytique acide et en présence d’un alcool, de préférence biosourcé, par un raffinage préalable des acides gras après extraction puis une séquence estérification/transestérification.
Ces esters d’acides gras peuvent trouver des débouchés en tant que biodiesel, lubrifiants/solvants de nettoyage (en particulier pour le nettoyage de pièces métalliques, le nettoyage en imprimerie, comme agent de démoulage du béton), fluidifiant pour le bitume, solvants pour la chimie, synthons pour la chimie.
Les exemples qui suivent sont donnés à titre illustratif, mais ne doivent en aucun cas être considérés comme limitatifs de la présente invention.
EXEMPLES
Matériel et méthodes
Spectrométrie de masse: Les analyses de masse ont été réalisées sur un spectromètre équipé d’une trappe à ions (amaZon SL, Bruker) et d’une source à ion électrospray (ESI) opérant en mode positif ou négatif.
Paramètres :
- tension capillaire : ± 4500 V
- décalage de plaque d'extrémité : ± 500 V
- pression gaz nébuliseur : 0.3 bar
- pression gaz sec : 4.0 L/min
- température des gaz secs : 200°C
- plage de balayage 50-1000 m/z
Préparation et l’introduction de l’échantillon : en général, les échantillons sont dilués par 100 dans un solvant composé à 46,1 % de méthanol, 38,4 % de dichlorométhane, 15,4 % d’eau milliQ et 0,1 % d’acide formique (% en volume). L’échantillon ainsi dilué est ensuite introduit directement dans la source grâce à un pousse-seringue avec un débit de 10 pL/min.
• Mesure du taux de siccité des boues
La teneur en matières sèches est exprimée en pourcentage par rapport au poids de l’échantillon. La méthode de mesure consiste à mettre à l’étuve à 105 °C un échantillon de boue, jusqu’à obtention d’une masse constante. Soit r la masse de l’échantillon humide et m2 sa masse après traitement à l’étuve à 105°C. x 100 -
«h
• Analyse des indices d’acides et de saponification :
Mesure de l’indice d’acidité
Principe :
Dosage par de la potasse alcoolique des acides libres. La valeur étant très variable il faut faire des tests pour trouver la concentration de potasse alcoolique adaptée. Il faut préalablement vérifier la neutralité du solvant utilisé. Mode
Mesure de l’acidité des solvants : 25mL d’éthanol à 95% et de 25mL de toluène sont introduits dans un ballon en présence de phénolphtaléine (10 gouttes). On dose par de la potasse alcoolique à 0,005M.
25mL d’éthanol à 95% et de 25mL de toluène sont introduits dans un ballon. Peser, m grammes de corps gras. Dissoudre l’échantillon et doser (très rapidement - en agitant modérément) l’acidité par la potasse alcoolique de concentration x M.
Le dosage est suivi par colorimétrie et/ou pH-métrie.
Résultat :
Soient V2, V1 ml le volume nécessaire au dosage respectivement du corps gras et du mélange de solvant, y la concentration molaire de la solution de potasse, M la masse molaire de la potasse et m g la masse de la prise d’essai.
Mesure de l’indice de saponification
Les corps gras seront traités par de la potasse alcoolique en grand excès et à chaud. L’excès de potasse est ensuite dosé par de l’acide chlorhydrique.
Mode
Pour l’échantillon, isoler directement dans un ballon de 100mL, m grammes de corps gras que l’on dissout dans 20mL de toluène. Ajouter 25mL de potasse alcoolique de concentration x M. Réaliser un témoin dans les mêmes conditions.
Les deux ballons munis d’un réfrigérant sont portés à douce ébullition au bain de sable pendant 1h30.
Retirer les ballons du bain de sable et les laisser refroidir à température ambiante puis sous un filet d’eau froide. Rincer les cannes réfrigérantes avec 5mL d’éthanol pour récupérer d’éventuelles projections. Doser l’excès de potasse par l’acide chlorhydrique de concentration y M en présence de phénolphtaléine. Suivie colorimétrique et/ou pH-métrique.
Résultats :
Soient V2, V1 ml le volume nécessaire au dosage respectivement de l’échantillon et du témoin, y la concentration molaire de la solution d’acide chlorhydrique, M la masse molaire de la potasse et m g la masse de la prise d’essai.
• Méthode de détermination du pourcentage massique de corps gras au sein des boues grasses
Le pourcentage massique de corps gras au sein des boues grasses est déterminé par extraction solide-liquide à l’hexane :
Dans une cartouche filtrante, peser environ exactement 20g de boues grasses à extraire (rriboue). La cartouche filtrante RS-CAR252780 est introduite dans un montage type « Soxlhet » surmonté d’un réfrigérant. Dans le ballon réceptacle préalablement taré introduire 120 mL d’hexane et trois grains de pierre ponce. Porter au reflux puis laisser opérer des cycles d’extraction solide-liquide pendant 20h. Refroidir et récupérer la phase organique résiduelle dans la cartouche. Réunir les jus organiques puis évaporer l’hexane sous pression réduite. Le résidu au fond du ballon est pesé (mgras) et correspond aux corps gras extraits sous forme d’une huile qui se solidifie totalement ou partiellement à température ambiante.
Le pourcentage massique de corps gras est exprimé tel que :
Boues de curage
Les boues de curage utilisées proviennent de prélèvements sur les parois d’un poste de relevage d’un réseau d’assainissement. Dans l’exemple mis en oeuvre, 3 kg de boues (références BAL0522A) ont été prélevées dans un poste de relevage le 04/05/2022, coordonnées du poste de relevage : point GPS 45.926247005143246, 4.652735136978171 ), les boues sont stockées par congélation à -18°c. Composition des boues de curage
Après leur prélèvement, les boues ont été homogénéisées par agitation mécanique pendant 3 heures à température ambiante. La quantité de corps gras de ces boues a été calculée sur la moyenne de deux expériences d’extraction par un solvant (hexane) à chaud par la méthode du Soxhlet telle que décrite ci-dessus (reflux pendant 24 heures, 6 cycles à l’heure). La quantité mesurée de corps gras est de 63.5 % en poids pour ces boues (voir tableau 1 ).
Tableau 1 : résultats des extractions so lde-liquide par la méthode du Soxhlet sur les boues BAL0522A
Dispositif de filtration thermo-mécanique
Le dispositif de filtration thermo-mécanique (1 ) est tel qu’illustré à la figure 2.
Dans ce mode de réalisation, l’enceinte (2) est chauffée par introduction de vapeurs d’eau provenant d’un générateur de vapeurs (8) tel que représenté.
Ce générateur de vapeurs (8) est constitué par un ballon tricol Pyrex (4 L) (9) disposé dans un chauffe-ballon (10) surmonté d’une ampoule de coulée (11 ) de 100 mL et d’un tube d’équilibrage de pression (12) (longueur (L) de 45 cm, diamètre (0) externe de 0,7 cm et diamètre (0) interne de 0,4 cm).
Le système de filtration comprend une enceinte de chauffe (2) (0inteme=15 cm, 0exteme=19 cm et H=27 cm) servant également de collecteur (3), un cylindre troué (4) (0=10 cm et hauteur (H) de 15 cm et trous (7) de diamètre de 0,3 cm) tapissé d’une membrane en son intérieur, un arbre de rotation (5) (L=46 cm, 0=0,8 cm) et un tube réfrigérant (13). Le liquide biphasique récolté comprend une phase aqueuse (14) et huileuse (15) qui sont par suite séparées en sortie de collecteur. L’enceinte de chauffe est reliée au générateur de vapeurs par une canule en verre (16) (L=45 cm, 0exteme=19 cm, H=27 cm). Un thermomètre (17) est également présent dans l’enceinte de chauffe pour mesurer la température. Extraction des corps gras sur les boues BAL0522A
513 g de boues BAL0522A sont introduites dans le cylindre troué (4) tapissé en son intérieur d’une membrane en polypropylène poreuse de type BP-3472035-X3 (200-300 microns) de la marque Toucan. Le cylindre perforé tapissé (4) est fermé par un couvercle puis positionné dans l’enceinte de chauffe (2). L’arbre de rotation est fixé au moteur. Un égouttage d’abord statique (10 min.), puis un essorage par mise en rotation du cylindre perforé (4) (200 T/min, durée 5min) est réalisé. 104,5 g d’eau sont récupérés puis soutirés du collecteur (3) après cette opération d’égouttage/essorage. Toujours en rotation à 200 T/min, le générateur de vapeur tel que décrit sur la figure 1 est ensuite démarré à une puissance de 66% de chauffe. 25 minutes sont nécessaires à l’obtention des premières vapeurs dans l’enceinte de chauffe (2). Par condensation, de l’eau ruisselle sur les parois de l’enceinte de chauffe (2) et s’accumule au fond du collecteur (3), cette eau n’est pas soutirée à cette étape de l’opération. A partir d’une température de 41.2°C dans l’atmosphère de l’enceinte de chauffe (2) soit 8 minutes après les premières vapeurs, les premières gouttes de gras ruissellent sur les parois du collecteur (3) puis viennent former une couche surnageante non-miscible foncée sur la phase aqueuse nettement plus claire au fond du collecteur. Après une stagnation de la température de l’atmosphère de l’enceinte de chauffe à 62°C, la puissance de chauffe est portée à 80 % pour atteindre au bout de 15 minutes un plateau autour de 95°C dans l’atmosphère de l’enceinte de chauffe (2). Les phases aqueuse et huileuse voient leur volume progressivement augmenter, la phase aqueuse (inférieure) est soutirée, collectée et mesurée au fur et à mesure. Le volume de la phase huileuse augmentant moins rapidement visuellement, la vitesse de rotation est ensuite portée à 260 puis 330, puis 400 T/min pendant 15 minutes au total pour terminer l’opération de filtration thermomécanique. L’apport de vapeur est stoppé, et, pendant le refroidissement, la phase aqueuse puis la phase huileuse sont soutirées l’une après l’autre, puis stockées séparément. Le corps gras GAL0722VC1 est conditionné puis stocké à 4°C. Les valeurs expérimentales sont reportées dans le tableau 2.
Les résidus solides dans la membrane sont pesés, la phase huileuse (corps gras extraits) est pesée, les résultats sont présentés au tableau 3. Le corps gras GAL0722VC1 extrait a été analysé par : spectrométrie de masse (tableau 4), Indice d’acidité = 172 mg KOH/g, indice de saponification = 181 mg KOH/g, teneur en eau = 2.2 %.
Tableau 2
Tableau 3
L’analyse du corps GAL0722VC1 par spectrométrie de masse a permis de révéler qu’il comprend les composés présentés dans le tableau 4.
Tableau 4
Remarque : Des espèces « dimériques » des acides gras sont observées, notamment le dimère du 10 OH-Stéarique (2x(Cis, 1 OH)), MH+ = 601.5, Formule brute = C36H72O6 Exemple 2 : Transformation du corps gras collecté en EMAG
Le corps gras collecté GAL0722VC1 est estérifié par du méthanol en milieu catalytique acide (H2SO4) pour conduire à l’obtention de l’EMAG référencé GN0722MeOH.
Dans un montage de laboratoire de type ballon monocol surmonté d’un réfrigérant droit, adapté pour le chauffage et équipé d’un bain d’huile siliconé, d’une plaque chauffante et magnétique pour l’agitation par une « olive » aimanté, 40.7 g de corps gras référencé GAL0722VC1 , puis 17.2 g de méthanol anhydre, puis 0.546 g d’acide sulfurique à 96% sont introduits. Le mélange réactionnel est porté à reflux sous agitation pendant 2h45. Après retour à température ambiante le mélange est transféré dans une ampoule à décanter, puis les phases sont laissées au repos 15h jusqu’à décantation. La phase inférieure, contenant l’alcool non réagi et les fractions aqueuses acides, est soutirée. Deux lavages à l’eau (2 x 25 mL) sont réalisés sur la phase supérieure contenant l’EMAG et le corps gras non réagi. En vue d’optimiser la conversion du corps gras en EMAG, la phase contenant l’EMAG et le corps gras non réagi est remise en réaction 1 h30 au reflux avec 17g de méthanol et 0.4 g d’acide sulfurique selon la même procédure que précédemment. Après arrêt du chauffage, le milieu réactionnel est décanté 15h, puis lavé à l’eau (2x25 mL), puis filtré sur MgSC anhydre en vue d’éliminer l’eau résiduelle. 29.3 g d’un liquide translucide jaune or correspondant à l’EMAG référencé GN0722MeOH sont obtenus. Spectrométrie de masse (tableau 5) ; Indice d’acidité = 0.56 mg KOH/g, indice de saponification = 177.6 mg KOH/g, teneur en eau = 2.2 %.
Tableau 5
Remarque : Des espèces « dimériques » des EMAG sont observées, notamment le dimère de l’EMAG 10 OH-Stéarique (2x(Cis, 1 OH)), MNa+ = 629.4, Formule brute = CssH/eOe Exemple 3 : Transformation du corps gras collecté en EMAG
Un corps gras collecté GCCMIX290923 obtenu par le procédé décrit à l’exemple 1 est estérifié par du méthanol en milieu catalytique acide (APTS) pour conduire à l’obtention de l’EMAG référencé EMAGCCMIX271123.
Dans un montage de laboratoire de type réacteur à cerclage surmonté d’un réfrigérant droit, adapté pour le chauffage, équipé d’une double enveloppe et d’un circulateur chauffant d’huile et d’un agitateur mécanique, 504.3 g de corps gras référencé GCCMIX290923, puis 75.1 g de méthanol anhydre et 88.1 g d’APTS préalablement dissouts dans le méthanol, sont introduits. Le mélange réactionnel est porté à reflux sous agitation pendant 5h30. Après retour à température ambiante le mélange est laissé à décanter dans le réacteur. La phase inférieure, contenant l’alcool non réagi et les fractions aqueuses acides, est soutirée. Trois lavages à l’eau (3 x 250 mL) sont réalisés sur la phase supérieure contenant l’EMAG et le corps gras non réagi. La phase supérieure contenant l’EMAG et le corps gras non réagi est ensuite laissée à reposer pendant une nuit sur Na2SO4 anhydre en vue d’éliminer l’eau résiduelle. Enfin le mélange est filtré sous vide sur célite puis silice.
339.1 g d’un liquide translucide jaune or correspondant à l’EMAG référencé EMAGCCMIX271123 sont obtenus. Les analyses sont conformes à l’EMAG référencé GN0722MeOH (exemple 2).

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d’extraction des corps gras contenus dans des boues grasses comprenant les étapes suivantes :
(a) filtration thermo-mécanique des boues grasses, en absence de solvant organique, de manière à séparer les boues grasses en une fraction solide et une fraction liquide, la fraction liquide comprenant les corps gras ;
(b) collecte de la fraction liquide comprenant les corps gras.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel les boues grasses sont des boues de curage des réseaux d’assainissement, des boues récoltées dans les bâches à graisse des stations d’épuration des eaux usées (STEP), des boues d’usinage ou de rectification, des culots de boues de raffinerie, des boues de laminoir, des boues des fonds de cale des bateaux ou des boues des fosses à graisses ou bacs à graisse, de préférence des boues de curage d’ouvrages et réseaux d’assainissement.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel la filtration thermo-mécanique des boues grasses est réalisée à une température de, ou proche de 100°C, à pression atmosphérique.
4. Procédé selon l’une quelconques des revendications 1 à 3 dans lequel la filtration thermomécanique inclut un apport thermique par diffusion de vapeur d’eau au sein des boues grasses.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 comprenant avant l’étape a), une étape de déshydratation partielle des boues grasses, de préférence par égouttage et/ou essorage.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel les boues grasses soumises à l’étape (a) présentent un taux de siccité d’au moins 30%, de préférence d’au moins 40%.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel la fraction liquide est une fraction liquide biphasique comprenant une phase aqueuse et une phase organique et comprenant en outre une séparation des phases organique et aqueuse de la fraction liquide biphasique, de préférence par décantation de la fraction liquide biphasique puis séparation des phases.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel la filtration thermo-mécanique inclut un apport d’énergie mécanique par brassage.
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel la filtration thermo-mécanique des boues est mise en oeuvre dans un dispositif de filtration thermomécanique (1 ) comprenant :
- une enceinte de chauffe (2) ;
- un collecteur statique (3) disposé à l’intérieur de l’enceinte de chauffe (2) ;
- un cylindre troué (4) disposé à l’intérieur du collecteur statique (3), le cylindre troué étant configuré pour recevoir les boues de curage et pour être entraîné en rotation ; le collecteur statique (3) étant configuré pour recevoir un liquide éjecté du cylindre troué lors de la rotation du cylindre troué (4).
10. Procédé selon la revendication 9 dans lequel le cylindre troué présente des trous dont le diamètre varie de 1 pm à 500 pm, de préférence de 50 pm à 100 pm. .
11. Procédé selon la revendication 9 ou 10 dans lequel le cylindre troué est revêtu d’une membrane microperforée, de préférence une membrane microperforée dont les perforations ont un diamètre allant de 1 pm à 500 pm.
12. Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 11 dans lequel la filtration thermo-mécanique de l’étape (b) est réalisée par mise en rotation du cylindre troué (4) à une vitesse allant de 30 à 500 tours/min, de préférence allant de 200 à 300 tours/min.
13. Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 12 dans lequel la filtration thermo-mécanique de l’étape (b) est réalisée par mise en rotation du cylindre troué (4) pendant une durée allant de 30 à 120 minutes, de préférence allant de 45 à 75 min.
14. Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 13 dans lequel une température de, ou proche de, 100°C dans l’enceinte de chauffe est atteinte par introduction de vapeur d’eau dans l’enceinte de chauffe.
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