La désorption dans les filtres à charbon actif : un risque sous-estimé

Le charbon actif est un adsorbant très fiable pour éliminer les contaminants présents dans l’air et le biogaz. Mais l’adsorption n’est pas un processus à sens unique. Dans certaines conditions, notamment lors de températures ambiantes élevées, le phénomène inverse peut se produire : la désorption.

Au-delà d’un choix réfléchi du type de charbon et de la solution de filtration, le suivi des conditions du processus est tout aussi essentiel. Grâce à leur isolation thermique et à leur refroidissement actif intégré, les filtres AirPure L de Cargen peuvent contribuer à prévenir les effets néfastes de températures ambiantes plus élevées sur votre processus.

La désorption est le processus par lequel des molécules préalablement adsorbées se libèrent de la structure poreuse du charbon actif et retournent dans la phase gazeuse ou liquide. Il s’agit d’un processus d’équilibre qui va de pair avec l’adsorption, puisque celle-ci est réversible. Lorsque les conditions du processus évoluent (température, pression, concentration, pH), cet équilibre peut se déplacer et les molécules peuvent à nouveau se désorber et donc se libérer.

La température est l’un des facteurs les plus déterminants de la désorption. L’adsorption étant un processus exothermique, une hausse de la température à l’intérieur du filtre déplace l’équilibre vers la désorption. Il en résulte une diminution de la capacité d’adsorption. L’énergie cinétique des composés à capter augmente également à des températures plus élevées, ce qui les rend plus mobiles et leur permet de s’échapper plus facilement des pores.

Lors de la valorisation du biogaz en biométhane, l’H2S comme les COV doivent être captés. L’H2S est capté principalement sur la base d’une liaison chimique (plus) stable (chimisorption). Les COV, en revanche, principalement adsorbés par physisorption réversible, seront plus sensibles à la désorption en cas de hausse de température. Les COV libérés peuvent provoquer des pics d’émission, réduisant ainsi le degré de pureté du biogaz. Les COV désorbés seront ensuite adsorbés ou condensés sur la membrane en aval, entraînant un encrassement membranaire (fouling).

La désorption peut avoir des conséquences négatives importantes sur le fonctionnement d’un filtre à charbon actif :

• Percée : libération soudaine des polluants adsorbés, pouvant entraîner des pics d’émission indésirables.
• Fiabilité de processus réduite : un comportement imprévisible complique le dimensionnement et le suivi. Une mauvaise interprétation peut conduire à un remplacement prématuré du filtre (le charbon étant considéré à tort comme saturé), avec des coûts inutiles à la clé.
• Problèmes de qualité : en traitement de l’air, cela peut entraîner un dépassement des normes d’émission ou des problèmes d’odeurs. En épuration du biogaz en particulier, une percée de COV peut encrasser les membranes et compromettre l’injection de biométhane.

Tous les filtres AirPure L de Cargen sont thermiquement isolés pour une stabilité maximale et équipés d’un serpentin de refroidissement permettant de réguler activement la température à l’intérieur du filtre. Cela garantit non seulement une capacité d’adsorption initiale élevée, mais aussi un fonctionnement fiable lorsque les températures ambiantes augmentent.

Les fluctuations de température dans un lit filtrant peuvent entraîner une percée plus rapide, une capacité d’adsorption réduite et des émissions incontrôlées. En contrôlant activement les conditions du processus à l’aide de filtres mobiles isolés et munis d’un serpentin de refroidissement, il est possible de prévenir la désorption. Opter pour le filtre AirPure L de Cargen offre au client la garantie d’un processus d’adsorption efficace et fluide.