Mickaël Soobaroyen
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Je travaille au sein de la société Bronkhorst France depuis plus de 10 ans et il faut bien avouer que le métier de l’instrumentation m’amène, encore aujourd’hui, à découvrir un grand nombre d’applications dans des secteurs variés tels que l’industrie chimie, l’industrie environnementale ou les domaines de la recherche pour lesquels des solutions de régulation et de mesure de débit s’avèrent généralement essentielles. Parmi ces applications, celles qui emploient des fluides supercritiques sont souvent complexes du fait même de l’état de ces fluides.

C’est lors d’une visite que j’ai rencontré Jérémy Lagrue, dirigeant et fondateur de SFE PROCESS avec qui je discutais de l’utilisation des débitmètres Coriolis dans les procédés de CO2 supercritique.

Qu’appelons-nous un « fluide supercritique » ?

A titre d’exemple, le CO2 supercritique se réfère au dioxyde de carbone qui, à l’état de fluide, est soumis à une température et à une pression égales ou supérieures à leur point critique et dont ces conditions lui confèrent des propriétés plutôt inhabituelles. La densité, la viscosité et la diffusivité du fluide sont alors intermédiaires entre celles de la phase liquide et celles de la phase gazeuse.

Le CO2 supercritique dans les procédés d’extraction

Selon moi, le plus connu des fluides supercritiques est le CO2 supercritique. Ce fluide est un important solvant commercial et industriel en raison de son rôle dans l’extraction chimique, sa basse toxicité et son faible impact sur l’environnement.

On peut retrouver le CO2 supercritique dans les procédés d’extraction d’algues, des huiles , des arômes et des principes actifs. Il est également utilisé dans les techniques de fractionnement pour les boissons fermentées, la désodorisation de corps gras dans le domaine de la cosmétique et les procédés de purification des polymères.

Ce fluide inerte est intéressant car il atteint sa phase supercritique à une pression (73.8 bara) et une température (31.1°C.) relativement faibles. La basse température du procédé et la stabilité du CO2 permettent d’extraire la plupart des composés avec peu de dommage ou de dénaturation.

Le dioxide de carbone se comporte habituellement comme un gaz à la température et à la pression standard (STP) ou comme un solide appelé carboglace ou glace sèche lorsqu’il est gelé. Si la température et la pression sont toutes deux augmentées et passent du STP au point critique du CO2, il peut adopter des propriétés à mi-chemin entre celles d’un gaz et celles d’un liquide. Plus précisément, il se comporte comme un fluide supercritique au-delà de sa température critique (31.1°C) et sa pression critique fait qu’il se dilate comme un gaz pour remplir son contenant mais avec une densité similaire à celle d’un liquide.

Mais surtout, le CO2 offre l’avantage d’être inodore, non toxique et non inflammable. Il n’altère pas le produit à extraire ou à purifier.

Diagramme fluide supercritique

Diagramme CO2 supercritique

Pour des raisons environnementales, de plus en plus d’industries tendent à utiliser le CO2 supercritique dans leur procédé puisqu’il se positionne comme une alternative aux solvants organiques. En effet, contrairement aux solvants qui sont produits à partir de pétrole, le CO2 est disponible et abondant naturellement, il est de ce fait moins coûteux. Néanmoins, il existe très peu de solutions pour le mettre en œuvre car installer un tel système reste onéreux.

Qu’est-ce que SFE Process ?

Jérémy Lagrue - fondateur SFE Process

Jérémy Lagrue - Directeur et fondateur de SFE Process

Jérémy Lagrue: “Chez SFE Process, nous travaillons sur des applications nécessitant des équipements haute pression. La spécialité de SFE Process est la production de machines et de dispositifs spécifiques pour les fluides supercritiques (comme le CO2). Nous proposons aussi des conseils, notamment en métrologie, de la maintenance et des formations. SFE Process a développé un design novateur de pompes haute pression pour les procédés de fluides supercritiques, utilisées soit pour compresser le CO2 liquide jusqu’à 1000 bar soit pour la recirculation à l’état supercritique.

Débitmètre Coriolis et pompe SFE Process

Débitmètre Mini-Coriflow et pompe SFE Process

Quel problème souhaitait résoudre SFE Process?

“Nos clients, qu’ils soient acteurs dans le secteur de l’industrie chimique, biotechnologique ou pharmaceutique, veulent injecter du CO2 dans un procédé de séparation ou de fraction des molécules. Dans le cas qui nous intéresse, l’objectif est de séparer les molécules. Pour se faire, de l’équipement spécial est nécessaire. SFE Process fabrique ce type de matériel, notamment des pompes pour générer le débit de ce fluide particulier. Ces pompes doivent répondre aux exigences de stabilité, répétabilité et de précision.”

Quelle solution SFE Process a-t-elle choisie?

“Je voulais offrir à mes clients la possibilité d’établir le bilan matière de leur procédé chimique. Pour avoir travaillé depuis longtemps avec bon nombre d’industries et de laboratoires, je connais l’importance du paramètre débit pour déterminer l’efficacité du procédé, ses coûts de production, son rendement et réaliser le passage de l’échelle laboratoire à l’échelle industrielle.”

SFE Process a une bonne expérience du CO2 supercritique mais elle avait besoin de prouver la fiabilité de l’équipement et devait garantir que l’injection de CO2 était très précise et répétable.

“La difficulté était de trouver un débitmètre fiable et précis, capable de garantir la véracité des résultats et bien sûr qui se prête parfaitement aux utilisations de CO2 supercritique. J’ai choisi le débitmètre Coriolis proposé par Bronkhorst. En plus du design, la réputation de ce débitmètre et la garantie constructeur de 3 ans ont orienté ma prise de décision et les essais effectués avec ce débitmètre m’ont confortés dans ce choix.”

Quels sont les résultats de cette solution?

“Je vois les bénéfices que le débitmètre apporte aux clients finaux : ils peuvent s’assurer de la quantité de fluide qu’ils injectent dans leur procédé. SFE process peut justifier d’une grande précision et répétabilité de la pompe à travers la mesure du débit faite par le débitmètre Coriolis. On constate l’amélioration de la précision.

J’ai intégré le débitmètre Coriolis dans tous les équipements que je propose aux utilisateurs ayant le besoin fondamental de constituer leur bilan matière et de se référer à une valeur de débit fiable.”

En savoir plus sur les Coriolis utilisés dans cette solution.

Visionner la vidéo du principe de fonctionnement de nos Coriolis.