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Carnot IFPEN Ressources EnergétiquesLa plateforme Carnot « Traitement des eaux industrielles » vise à adresser les verrous scientifiques et techniques associés à la gestion des effluents industriels, en particulier : 
-    La séparation des émulsions (ex du déshuilage des eaux)
-    La compatibilité des technologies de traitement de l’eau en présence d’additifs tels que surfactants ou polymères en solutions par exemple
-    La dépollution des eaux chargées en particules ou en nouveaux polluants émergents (microparticules, microplastiques, polluants dissous)

 

Types d’activité : Réalisation d’essais laboratoire & pilote pluridisciplinaire. Modélisation des systèmes dispersés. Expertise en caractérisation des fluides complexes, en physico-chimie des interfaces, mécaniques des fluides. Application à des cas industriels. Prestations R&D. Projets de recherche multi-partenaires (soutiens publics, JIP, AAP,…)

Schéma Traitement des eaux industrielles


Le Carnot IFPEN RE étend son expertise et ses compétences acquises dans le domaine pétrolier vers d’autres applications en lien avec l’environnement, démarche qui s’inscrit dans le cadre du plan national d'Adaptation au Changement Climatique (PNACC). 
 

Exemples d’activité liée au traitement des eaux industrielles 

- Eaux de production pétrolière : évaluer et réduire les risques
Etude de l’impact de différents additifs utilisés en EOR chimique sur la séparation des effluents produits et la gestion des eaux de production, en conditions représentatives de champs pétroliers. Qualification des procédés de traitements des eaux permettant d’atteindre les spécifications requises (Joint Industry Project (JIP) Dolphin™ dont IFPEN est leader)

- Développement d’une technologie d’hydrocyclone pour la gestion des effluents viscoelastiques
SUEZ - propriétés viscoélastiquesConception et évaluation operando d’une nouvelle géométrie d’hydrocyclone applicable au traitement d’eaux industrielles présentant des propriétés viscoélastiques en collaboration avec Suez.


Les activités de la plateforme 

  • Développement de solutions méthodologiques & technologiques : 
    - solutions optimisées à l’échelle du laboratoire et validées à l’échelle pilote
     
  • Approche de type réduction des risques opérationnels (derisking) et proposition de solutions de remédiation :
    - outils innovants/en rupture de caractérisation et de traitement des eaux industrielles.

...tout en s’appuyant sur

- Une compréhension fine des phénomènes (mieux comprendre et décrire le comportement des interfaces liquide/liquide, liquide/gaz et liquide/solide) : complémentarité entre essais expérimentaux et modélisation.
- Un suivi de la veille réglementaire en matière d’écotoxicité. Par exemple : identifier les normes et les tests règlementaires de toxicité pour les rejets aqueux par rapport aux hydrocarbures et aux additifs, BTEX, métaux lourds, HAP et aux polluants émergents tels que microplastiques, etc.

Efficacité du procédé de flottation sur une eau de production
Efficacité du procédé de flottation sur une eau de production
Efficacité d’un procédé de coagulation sur une eau de production
Efficacité d’un procédé de coagulation sur une eau de production

Compétences : une équipe et une approche pluridisciplinaires
-    Physico-chimie des fluides complexes
-    Mécanique des fluides
-    Biotechnologies
-    Analyses laboratoires

Une expertise scientifique orientée en 2 axes
1.   L’étude des mécanismes de la coalescence et des propriétés interfaciales et rhéologiques des systèmes dispersés aux échelles nano et microscopique 
2.   La modélisation des écoulements multiphasiques de l’échelle micro à l’échelle macroscopique 

    Remontée d’une goutte d’huile (video et simulation numérique) et drainage du film à l’interface eau/air (graphique)
    Remontée d’une goutte d’huile (vidéo et simulation numérique) et drainage du film à l’interface eau/air (graphique)

      


    Des moyens expérimentaux aux différentes échelles

    Laboratoire IFPENDu laboratoire (Rueil-Malmaison, 92)...

    • Création d’émulsions et de systèmes dispersés (diphasiques) représentatifs de cas industriels (« Oil dispersion rig »)
    • Procédés et techniques de séparation : gravitaire, floculation, coagulation, centrifugation, hydrocyclone, flottation, filtration
    • Caractérisation et étude des propriétés interfaciales (stabilité des émulsions, drainage de film, mousses, …) et rhéologiques (effet viscoélastique, viscoplastique, etc…)
    • Cellule microfluidique 

    ... au pilote (Solaize, 69) 

    • installation Pilote IFPEN-LyonSkid de flottation équipé d’internes modulaire (injecteurs, déflecteurs)
    • Skid hydrocyclone liquide-liquide (chambre de séparation modulaire)
    • Plateforme GOwSP (Gas-Oil-water Separation Platform), boucle d’écoulement triphasique à l’échelle semi-industrielle (débit liquide 10 m3/h) : 
      - Séparateur gravitaire : monitoring des interfaces et possibilités de prélèvements
      - Monitoring en ligne d’écoulements dispersés : granulométrie, concentration, turbidimétrie, mesure LDV, etc.
      - Tests en conditions représentatives.
      Evaluation des performances de différentes technologies de séparation liquide/liquide, gaz/liquide et liquide/solide.
       

    S’appuyer sur des techniques avancées de mesures operando

    Parc d’équipements analytiques très variés qui permet une caractérisation : 

    • Des fluides : gaz, liquides d’origines organique ou aqueuse, systèmes colloïdaux 
      - Etude des polymères en solution (masse moléculaire, taux d’hydrolyse, concentration, …)
    • Des matériaux solides : dépôts, roches, polymères, aciers… 
      - Méthodes spectroscopiques, gravimétriques (Raman, FTIR, ATG,…) 
      - Méthodes microscopiques (MEB, EDS)
       

    Et une analyse spécifique :

    • des systèmes/écoulements dispersés : granulométrie, turbidimétrie, inline monitoring, suivi de la dégradation mécanique des polymères. 
    • des propriétés interfaciales et rhéologiques de fluides complexes : drainage de films, effet DRA,….
    • des propriétés biologiques : évaluation de la biodégradabilité

       

    Lieu : Solaize (69), Rueil-Malmaison (92) 
    Contact : marie-helene.klopffer@ifpen.fr  


    Certification : ISO 9001 (activités de recherche et d’innovation dans les systèmes et technologies durables de l’énergie, des transports et de l’environnement)