Ouvrir la voie à la diminution des eaux usées
L’eau est une ressource précieuse et limitée Cette affirmation n’a jamais été aussi vraie qu’aujourd’hui à l’époque du changement climatique, alors que les périodes de sécheresse s’intensifient et que les controverses autour des droits à l’eau augmentent. La consommation d’eau douce par les entreprises industrielles est constamment sous examen. Une méthode traditionnelle, le raclage des tuyaux transportant le produit, permet des économies d’eau à l’enseigne du développement durable lors du nettoyage des conduits et la minimisation des pertes de produits dans les procédés liquides. De cette façon, les entreprises sont en mesure de mettre en place des méthodes de production « vertes » avec une majeure cohérence.
Chaque goutte compte
Cela fait un bon moment que les instituts de recherche et les associations de protection de l’environnement tirent la sonnette d’alarme : l'eau douce est en train de se raréfier et, à l’avenir, la nature comme les hommes pourraient en manquer. En 2018, les Nations Unies ont proclamé la période 2018-2028 « Décennie internationale d’action pour l’eau » afin de protéger les ressources d’eau douce de la surexploitation et des effets du changement environnemental et climatique. Le slogan « Chaque goutte compte » résonne aujourd’hui des rives du Mékong, où la baisse des eaux menace des cycles naturels et économiques importants, au centre de l’Allemagne où les dégâts causés par la sècheresse sont chaque année plus visibles. Les entreprises industrielles ont inévitablement besoin d’eau. Elles prélèvent l’eau douce directement ou, par l’entremise de fournisseurs d’eau, des nappes phréatiques qui, selon les conditions géologiques, se sont formées au fil des ans ou même des siècles, ou des cours d’eau qui sont alimentés de manière toujours plus irrégulière par les précipitations et les glaciers. De nombreuses entreprises sont déjà mobilisées pour préserver l’eau, et leurs clients et le public mettent toujours plus de pression sur les autres.
Économiser l’eau de nettoyage dans la transformation des liquides
Dans les entreprises où de grandes quantités de liquides sont transformées, par exemple dans l'industrie de transformation du lait ou dans la fabrication de cosmétiques, une technologie éprouvée, les systèmes de récupération de produit ou systèmes de raclage, revêt une importance croissante pour les entreprises. Ces systèmes assurent, d’une part, que les matières premières soient transformées en minimisant les déchets et, d'autre part, que la consommation d’eau soit optimisée dans les procédés de nettoyage des tuyaux/conduits, qui en consomment beaucoup, ce qui aide à réduire les besoins de traitement des eaux usées et à protéger les ressources en eau.
Le truc avec le piston
La star des systèmes de récupération de produit est le piston-racleur (ou racleur tout court), un piston mobile développé à l’origine pour inspecter les conduites de pétrole et de gaz. Équipé de capteurs pour les mesures de contrôle, le piston-racleur se déplace dans le tronçon de tuyau à examiner.
La technologie de transformation des liquides progressant, ce principe a peu à peu été introduit dans les systèmes de traitement par lot. Lors de la transformation des produits laitiers, des boissons, des aliments liquides ou des produits d’hygiène, le piston-racleur est souvent utilisé comme un tampon, propre et hygiénique, pour pousser les précieux résidus de produit vers l’extérieur avant de nettoyer les tuyaux. Résultat, davantage de produit de qualité reste dans le procédé au lieu d’être perdu avec les eaux usées.
Le piston est déplacé par un fluide propulseur (air, eau, dioxyde de carbone ou azote) à travers le tronçon de tuyau et revient à sa position de repos avant le début de l’injection d'eau dans le tuyau. Il est réalisé à partir de plusieurs plastiques élastiques, qui assurent aussi l’étanchéité du tuyau.
Le fait que cette étape supplémentaire réduise aussi considérablement la quantité d’eau de rinçage requise par la suite en fait une avancée de taille pour l’utilisation durable sur le plan écologique de l’eau douce. Après tout, une grande quantité d’eau est nécessaire pour fabriquer des produits liquides comme du yaourt, des smoothies ou des crèmes de soin de la peau qui présentent la qualité hygiénique requise. Dans la plupart des cas, les matières de process s’écoulent dans des tuyauteries sans aucun contact avec l’extérieur, présentant le moins d'espaces morts possible et faisant l’objet de cycles NEP/SEP (nettoyage/stérilisation en place) réguliers pour nettoyer et (le cas échéant) stériliser toutes les surfaces en contact avec le produit sans laisser de résidus avant le lot de produits suivant. Avant cela cependant, la majeure partie des résidus de produit doivent être expulsées ou rincés, cette dernière option étant bien plus consommatrice de ressources.
La façon dont une usine gère ces procédés et d’autres influe considérablement sur la consommation d’eau qui peut être minimisée en utilisant des technologies de pointe. Alors que les possibilités de la technologie de récupération de produit sont loin d’être épuisées, le potentiel d’amélioration écologique varie selon le produit et la conception de l’usine. « Plus le produit est visqueux, par ex. du yaourt, et plus le tronçon de tuyau à racler est long, plus la récupération est importante et plus vous économisez au niveau de la consommation d’eau », est la formule avancée par Christian Blecken, Responsable de l'Assistance Systèmes et applications du Centre de compétences GEA pour les systèmes de récupération de produits d’hygiène de Büchen. La fréquence des changements de lot pour lesquels le racleur peut être utilisé joue également un rôle.
« Plus le produit est visqueux et plus le tronçon de tuyau à racler est long, plus la récupération sera importante et plus vous ferez d’économies au niveau de la consommation d’eau. »
Christian Blecken
Assistance Systèmes et applications Systèmes de récupération de produits d’hygiène, GEA
Économiquement parlant, investir dans une technologie de raclage peut être intéressant lors de la construction d’usines ex-novo, mais aussi lors de la modernisation d’installations existantes, ce dernier cas correspondant à près de 20 % des installations réalisées par GEA. Christian Blecken précise les conditions à remplir : « La seule chose importante, c’est que le tronçon de tuyauterie en question présente un diamètre constant et ne contienne pas de pièces internes pour que le piston-racleur ne soit pas bloqué et ne perde pas son effet étanchéifiant ». Par exemple, les coudes ou les raccords en T normaux des tuyaux ne sont pas un problème pour le piston-racleur, en particulier lorsque le modèle utilisé est le monobloc en forme de double sphère privilégié par GEA: « Cette forme intelligente offre l’avantage que le piston-racleur ne se déforme pas dans les coudes », constate avec plaisir Christian Blecken.
Relativement peu d’entreprises raclent leurs tuyauteries à toutes les phases de process, de la réception des matières premières au transport, en passant par la transformation, le stockage en tank et le remplissage. Là encore, il existe un principe guide pour le potentiel d'optimisation : « Plus vous intervenez près du procédé de remplissage, plus le produit récupéré sera noble », comme l’explique Pascal Baer, le chef de produit GEA responsable des composants aseptiques à Kirchberg (Suisse). Des composants aseptiques sont nécessaires pour la transformation des liquides relevant des classes d’hygiène ultra-propres et aseptiques plus sensibles à la contamination, comme par exemple le lait UHT. Dans les systèmes de raclage aseptiques, par exemple, toutes les tiges de manœuvre intégrées sont en plus rendues étanches à l’atmosphère.
Les systèmes de raclage sont également disponibles en versions antidéflagrantes, pour notamment les produits alcooliques. Résultat, la technologie de raclage peut être utilisée pour pratiquement tout type de produit liquide, ce qui laisse champ libre aux entreprises et aux usines qui veulent rendre leur exploitation plus écologique.
Systèmes de raclage avancés
Le procédé de raclage, comme les procédés de transformation de produits et de nettoyage des tuyaux, doit se dérouler sans interférer avec le réseau de tuyaux fermé. Dans cette optique, les systèmes de récupération de produit modernes sont équipés d’un poste de raclage fonctionnant automatiquement au début de chaque tronçon de tuyau. Le poste accueille le racleur pendant que le produit, l’eau de rinçage ou le fluide de nettoyage s’écoulent à travers le tuyau. Dans les systèmes de raclage GEA, le poste de raclage est de grand diamètre et est équipé de préhenseurs et de ressorts spéciaux. Ces éléments donnent au racleur une plage de mouvement définie et assurent qu’il reste hygiéniquement propre, puisque le liquide s’écoule sans interruption tout autour. Lorsque le racleur est utilisé, un poste de réception le réceptionne à la fin du tronçon de tuyauterie et le renvoie à sa position de repos. Deux vannes régulent le débit de fluide propulseur entrant et sortant nécessaire.
Une technologie numérique qui a de l’avenir
La numérisation poussée et continue de toutes les technologies de procédé offre un potentiel d’optimisation supplémentaire considérable en ce qui concerne les technologies durables. Comme la plupart des systèmes de vannes, la technologie de raclage est aujourd’hui en général déjà intégrée dans les séquences de procédé automatiques via des boîtiers de commande raccordés de manière centrale. Les boîtiers de commande électroniques de dernière génération permettent une installation et un fonctionnement toujours plus simples et exempts d’erreurs des systèmes ainsi que des fonctions de contrôle des procédés et de surveillance étendues. Les systèmes de récupération de produit GEA VARICOVER® modernes assurent la surveillance en temps réel de la position du racleur via des capteurs magnétiques. Leurs composants mécaniques et électroniques forment une unité coordonnée qui repose sur le système modulaire GEA VARIVENT® compatible avec de nombreuses combinaisons et facile à entretenir.
L’automatisation importante rendue possible par ces systèmes simplifie la mise en place de procédés pouvant être entièrement validés et permet de contrôler avec un système IO-Link moderne l’intégration précoce dans les environnements Industrie 4.0. Les possibilités vont jusqu’à l’interconnexion réseau avec le système ERP de l’entreprise pour une utilisation optimisée des ressources.
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