Brevet FR2591229A1 — publié le 19870612

- La présente invention concerne un agent pour la protection contre le gel et pour l'élimination de la neige et de la glace. Un objet de l'invention est en outre un pro- cédé pour l'utilisation dudit agent pour éliminer la neige et la glace et pour assurer une protection contre le gel. On sait que d'une manière générale, le développe- ment du réseau routier n'est pas parvenu à suivre la progres- sion du trafic sur les voies publiques et que la capacité de circulation offerte par les rues diminue davantage en hiver, ce qui entraîne aux heures de pointe du trafic des blocages et des risques augmentés d'accidents. Par suite, les travaux de nettoyage des rues en hiver exigent également en dehors d'un enlèvement mécanique de la neige, une suppression chimique de la glace. Les substances utilisées à cet effet sont pour la plus grande part, des sels constitués par des chlorures, en premier lieu les chlorures de sodium, magnésium et calcium, qui trouvent une utilisation en eux-mêmes sous forme solide ou de solution ou qui sont mélangés avec du sable ou d'autres substances granulées. Ces substances ont une très forte ac- tion dommageable sur l'environnement, et provoquent ainsi en outre - un endommagement du sol, une détérioration de ses propriétés physiques et son alcalinisation; - un endommagement de l'eau de surface par suite de l'élévation de la concentration saline; - un endommagement du monde végétal, qui est dû essentiellement aux sels déposés sur les plantes ou absorbés par les racines et qui peut conduire au dépérissement complet des herbes et des arbres. Les sels répandus sur les rues en vue d'éliminer la neige et la glace, provoquent pour tout le monde des dom- mages colossaux par suite de l'action corrosive qu'ils exer- cent sur les véhicules, la couche de béton, les objets en béton armé et les objets métalliques se trouvant dans la - 2 - terre (par exemple, des canalisations de gaz). Les questions se rapportant à l'élimination de la neige et de la glace sont traitées en détails dans la littérature dont une partie est consacrée aux solutions à l'aide de machines apportées à l'enlèvement mécanique de la neige et à la destruction de la glace pour laquelle sont décrits des dispositifs concernant celle-ci. Pour remplacer à cet effet, le chlorure de calcium, le chlorure de magnésium et le chlorure de sodium utilisés jusqu'alors, on propose l'utilisation du sulfate d'ammonium, du nitrate d'ammonium, du chlorure d'ammonium et du carbamide. Parmi ceux-ci, seul le carbamide n'est toutefois pas nuisible pour l'environnement, mais il s'agit d'une substance très coûteuse. On a également proposé l'utilisation d'alcools et de glycols en tant qu'a- gents généralement connus abaissant le point de congélation. Lesdits agents n'ont pas d'action corrosive, mais ils sont toutefois très coûteux, inflammables et leur dégradation dans les eaux usées entraîne une consommation d'oxygène élevée. Le Brevet Britannique numéro 1 463 401 préconise un agent antigel à quatre composants, qui contient (1) des nitrates ou des chlorures de métaux alcalins, de métaux alca- lino-terreux ou d'ammonium, (2) le benzoate, bichromate, tripolyphosphate, l'hexamétaphosphate, l'hydrogénophosphate ou le ferrocyanure de sodium ou le sulfate de zinc, (3) la glycine et (4) un nitrite de métal alcalin. Dans le Brevet des USA numéro 4 153 473, on propose le nitrite de calcium pour l'élimination de la couverture de neige et de-glace des routes et des ponts. La demande de brevet de la RFA publiée sous le numéro DOS 2 364 491 préconise comme mélange pulvérisable jusqu'à une teréprature de -25 C, un agent ccntre la formation de givre et de son adhérence qui est constitué par un composant filmogène, ainsi par exemple par une substance résiduaire de la distillation d'acides gras naturels, et par un compo- - 3 - sant formé par un solvant hydrophobe. Le remplacement des substances chimiques jusqu'à présent utilisées pour la destruction chimique des surfaces glissantes, par des substances satisfaisantes du point de vue de la protection de l'environnement n'est pas encore actuellement résolu. Ceci est dû surtout au fait que les exigences imposées à ces substances sont très vastes. Ces exigences sont, entre autres, la solubilité dans l'eau, la possibilité de fabrication en grande quantité et d'une maniè- re peu coûteuse, l'action secondaire dommageable aussi faible que possible du point de vue de la corrosion et de la protec- tion de l'environnement, la possibilité d'une application ou d'un épandage à l'aide des dispositifs existants. Contrai- rement à ceci, une caractéristique commune à toutes les solu- tions connues consiste en ce qu'elles contiennent des compo- sants qui sont nuisibles pour l'environnement et qui sont même dans de nombreux cas cancérigèneset ne peuvent ainsi pas satisfaire les prescriptions actuelles de la protection de l'environnement, de telle sorte qu'elles n'ont pas pu être effectivement utilisées sur les voies publiques. Le but de l'invention est de réaliser, en excluant les inconvénients des solutions connues, un agent pour la protection contre le gel et pour l'élimination de la neige et de la glace qui satisfasse sans réserve les exigences précitées, c'est-à-dire qui soit soluble dans l'eau, qui puisse être fabriqué en grande quantité et d'une manière peL coûteuse et qui n'ait pas d'action corrosive ou domma- geable pour l'environnement. L'invention est fondée sur la constatation que le produit appelé déchet concentré obtenu par la distillation du produit appelé vinasse formé en grande quantité en tant que déchets dans le résidu de distillation, au cours de la fabrication de l'alcool à grande échelle industrielle à partir de matières premières contenant des hydrates de carbone, est un agent d'abaissement du point de congélation très - 4 - satisfaisant. I1 est totalement neutre, inhibe en outre la corrosion, diminue même l'action corrosive d'un sel solide ou de mélanges d'un sel solide et de sable conjointement utilisés le cas échéant, et exerce encore du fait de sa teneur en protéines une action diminuant le glissement et augmentant l'adhérence. En conséquence, l'invention concerne un agent pour la protection contre le gel et l'élimination de la neige et de la glace qui contient 20-90% en poids de déchet concen- tré de l'industrie des alcools ayant une teneur en substances sèches de 200-750 g/kg et 10-80% en poids d'eau, et en outre éventuellement des additifs. Une forme de réalisation avantageuse de l'agent de l'invention contient le déchet concentré de l'industrie des alcools produit lors de la fabrication d'alcool à partir de mélasse. Comme additifs, on peut utiliser avantageusement le chlorure de sodium, le chlorure de calcium, le chlorure de potassium, le chlorure de magnésium, le carbamide, le sable, le gravier, des scories et/ou de la sciure de bois, et en outre des substances tensio-actives ayant un indice HLB (HLB = équilibre ou balance hydrophile-lipophile) de 6-12, avantageusement de 8-10. Les agents de l'invention peuvent être utilisés avec un très grand succès pour éliminer la neige et la glace ainsi que pour assurer une protection contre le gel.On procè- de à l'élimination de la glace et de la neige à partir des surfaces des rues en ce qu'à partir d'un véhicule mobile, on applique la composition de l'invention en une quantité de 0,05-0,4 litre/m2 sur la surface de la rue. Le déchet concentré de l'industrie des alcools constituant la substance active de l'agent conforme à l'in- vention est le sous-produit de la fabrication d'alcool à partir de mélasse. Pendant la fabrication de l'alcool, la levure (Saccharomyces cerevisiae) ajoutée à la substance - 5 - de base contenant des hydrates de carbone, transforme le sucre contenu dans la substance de base en alcool au cours du processus de fermentation. La fermentation a pour résultat de former un moût qui contient 8-10% en poids d'alcool, 1,1- 1,3 % en poids de levure et 0,1-0,3 % en poids de sucre résiduel. On sépare la levure à partir du moût, puis on distille le moût débarrassé de levure et on raffine l'alcool brut ainsi obtenu. La substance qui demeure après la distillation est de la vinasse de mélasse ayant une teneur en substances sèches de 8-11 % en poids, qui contient à l'exception du sucre les substances nutritives également contenues à l'origine dans la mélasse, d'autres substances organiques également formées en plus de l'alcool au cours de la fermentation pouvant en outre être trouvées dans ladite substance. Par concentration ou épaississement sous videdelavinasse de mélasse fluide, on obtient une vinasse épaisse encore appelée drèche, que l'on peut trouver sur le marché sous le nom de VINASZ.La composition de la substance concentrée ou épaissie apparaît d'après les valeurs suivantes: Matières sèches 400 - 700 g/kg Substances organiques 400 - 600 g/kg Protéines brutes 100 - 250 g/kg Cendres 100 - 250 g/kg Ca 8 - 15 g/kg Na 15 - 30 g/kg K 60 - 80 g/kg Mg 1 - 3g/kg Cu, P, S, Fe, Mn, Zn moins de 5 g/kg Les avantages principaux de l'agent de l'invention sont les suivants: a) Il n'a pas d'action dommageable vis-à-vis de l'environ- nement. b) Mélangé avec un même volume d'eau, il a une consistance liquide à -240C et peut être pulvérisé ou aspergé sur les surfaces à traiter. -6- c) lorsqu'il est appliqué sur le revêtement ou la pavage rues, il solidifie les substances répandues sur ces revêtement avant le gel et par suite celles-ci ne peu- vent pas être emportées ou entraînées par le vent ou la circulation routière. En conséquence la quantité de substances solides à appliquer par unité de surface routière est abaissée. d) Il est utilisable dans toutes les conditions atmosphéri- ques et peut être dosé exactement sans difficulté. e) Il assure une répartition uniforme sur les surfaces d'épandage. f) il a pour effet de dégeler continuellement la neige et la glace en pénétrant de la surface vers l'intérieur, de telle sorte que la surface se refroidit régulièrement et que les différences de températures dans la direc- tion horizontale et dans la direction verticale sont nettement plus faibles que dans le cas des compositions connues pour la destruction de la glace. Pour cette raison, il ne se produit pas de refroidissement brusque de l'eau se trouvant dans les fines fissures de la cou- che de béton non gelé, et par suite la surface de la rue ne "s'écaille" pas ne s'abfme pas, comme cela se produit très fréquemment lors de l'utilisation des com- positions connues en raison de la dissipation de chaleur saccadée. g) Il n'a pas d'action corrosive, contrairement aux compo- sitions jusqu' alors utilisées dans ce but et qui pro- voquent des grands dommages aussi bien sur les plaques métalliques des véhicules que sur la surface des rues. h) Du fait de l'utilisation de l'agent en solution, le véhicule de pulvérisation ou aspersion peut traiter sur un même parcours une surface plus grande, à savoir un tronçon de voie plus grand avec une vitesse sensible- ment plus grande que jusqu'à présent (cette vitesse pouvant même s'élever à 50 km/heure). - 7 - i) Il peut être stocké dans un récipient quelconque. Les exemples de réalisations suivants illustrent avec plus de détails l'agent de l'invention et son utilisa- tion, sans toutefois limiter l'invention dans son cadre et son esprit. Le déchet concentré utilisé dans les exemples a la composition suivante: Matières sèches 700 g/kg Substances organiques 600 g/kg Cendres 100 g/kg Ca 10 g/kg Na 20 g/kg K 80 g/kg S 3 g/kg Fe 300mg/kg P lmg/kg Mn 30mg/kg Zn 20mg/kg EXEMPLE 1 En vue de remplacer le chlorure de calcium jusqu'à présent utilisé dans le même but, on remplit le réservoir d'épandage de la machine de base mise sur le marché sous le nom de modèle 2/2 par la Firme Unicar de la RFA, qui est équipée d'un épandeur de sel humide du type UN 15, avec 1,5 tonne (34 % en poids) d'un sel gemme tamisé sur un tamis de 5 mm, 1,5 tonne (34 % en poids) de gravier ou pierrailles préalablement classés au crible, 1 tonne (23 % en poids) de concentrat de l'invention ayant une teneur en matière sèche de 70 % en poids et 0,5 m3 (9 % en poids) d'eau, et on procède à l'élimination de la glace sur une largeur d'é- - pandage de 8 m avec une dose de délivrance du mélange de g/m2. La surface de la rue recouverte de manière entière- ment uniforme est nettement visible par la couleur brun clair du concentrat. L'agent de l'invention convient d'une manière - 8 - exceptionnelle pour remplacer le chlorure de calcium et assu- re des résultats plus avantageux aussi bien du point de vue de la protection de l'environnement que de la protection contre la corrosion. EXEMPLE 2 Avec une machine d'épandage et de déversement du type NIDO (mise sur le marché sous ce nom par une firme néerlandaise), on procède à des essais pour empêcher la forma- tion du givre sur une surface routière. On applique sur la surface de la rue un mélange de déchet concentré non dilué en provenance de l'industrie des alcools, ayant une teneur en matières sèches de 70 % en poids, et de sel gemme dans une proportion de 1:2 en poids. Apres l'épandage, la couleur initialement noire du revô- tement de la rue rmontre que l' aent de l'invention est parfaitement approprié pour remplacer le sel de calcium jusqu'alors uti- lisé. EXEMPLE 3 Les essais suivants ayant pour but 1' exclusion complète de l'utilisation du chlorure de sodium, ont été effectués avec des déchets concentrés de l'industrie des alcools, à des dilutions différentes. Sur une couche de neige tombée sur une épaisseur de 9 cm, on applique en présence d'une température extérieure de -100 C, le déchet concentré à teneur en matières sèches de 70 % en poids, dilué à une teneur en matières sèches res- pectivement de 60 % en poids et de 50 % en poids, sans addi- tif. La surface de rue examinée présente dans chaque cas une dimension de 20,4 m2. L'action de dégel obtenue est com- parable à celle des mélanges industriels de sel et de sable utilisés jusqu'alors dans ce but. On constate que l'agent de l'invention à teneur en matières sèches de 50 % en poids intervient en temps et en activité avec la même action de dégel que les mélanges industriels de sel et de sable, et que l'action de dégel du déchet concentré à teneur en matiè- res sèches de 60 % en poids intervient par contre une heure - 9 - et demie plus tôt que celle des mélanges industriels de sel et de sable. En outre, le déchet concentré de l'invention à teneur en matières sèches de 60 % en poids montre e-core une action de dégel à -13,6 C, contrairement aux mélanges industriels de sel et de sable dont l'action de dégel ralentit fortement déjà à -7 C. D'après les analyses des coûts effec- tuées au cours des mesures, on constate que les déperses entraînées par l'utilisation de l'agent de l'inventic- sont moitié moins grandes que celles qui sont exigées par les mélanges industriels de sel et de sable. EXEMPLE 4 Dans une chambre cliratisée, on étudie à -5 C la décongé- lation de l'eau gelée sur les surfaces de bitume, au moyen du mélange de composition suivante: 50 % en poids de déchet concentré à teneur en matières sèches de 70 % en poids % en poids d'eau % en poids de farine de bois d'une granulométrie moyenne de 1 mm 20 % en poids de sable d'une granulométrie moyenne de 1 mm Dans les 20 % en poids v'eau, on dissout 0, 2 % en poids d'ester laurylique de polyglycoléther (substance hydro- phobe d'indice HLB de 10,2). En conséquence du traitement, la couche de glace formée sur la surface de bitume est très rapidement dégelée. EXEMPLE 5 On procède comme décrit dans l'Exemple 4, à la différence que l'on utilise pour les essais la composition suivante: % en poids de déchet concentré à teneurs en matières sèches de 70 % en poids % en poids d'eau % en poids de gravier ou pierraille d'une gra- nulométrie moyenne de lmm - 10 - % en poids de carbamide. Les essais de décongélation fournissent des résul- tats similairement favorables à ceux de l'Exemple 4. EXEMPLE 6 On examine l'action corrosive de l'agent de l'in- vention sur des plaques de fer ayant des dimensions de lO0 x x 5 mm, en immergeant respectivement les plaques dans une solution de chlorure de sodium à 20 % et dans un déchet concentré de l'invention à teneur en matières sèches de 50 % en poids. Sur la surface des plaques de fer, il se forme après trois jours dans la solution de chlorure de sodium une forte couche de rouille, tandis qu'au contraire-on n'ob- serve aucune sorte de modification sur la surface des plaques de fer immergées dans la composition de l'invention, même après 14 jours. On procède également à des essais quantitatifs dans une chambre de pulvérisation saline, avec une solution saline à 5 % en poids. La perte de poids s'élève dans l'in- tervalle de trois jours, dans le cas du chlorure de sodium à 14 % en poids, dans le cas de l'utilisation de chlorure de potassium à lO % en poids, et dans le cas du déchet con- centré de l'invention à teneur en matières sèches de 50 % en poids, à O % en poids. La quantité de rouille calculée par unité de surface est dans le cas de la solution à 1 % en poids de chlorure de sodium de 60 g/m2, dans le cas de la solution à 1 % en poids de chlorure de magnésium de 50g/m2 et dans le cas de la solution à 1 % en poids de chlorure de calcium à 40 g/m2, tandis que dans le cas du déchet concen- tré de l'invention il ne se forme pas de rouille. EXEMPLE 7 Pour démontrer la possibilité d'utiliser une con- centration de substance active plus petite, on procède à des essais, en présence d'une température extérieure de -40C, - 11- avec un déchet concentré à teneur en matières sèches de 240 g/kg. Sur une couche de neige franchement tombée sur une épaisseur de 5 cm, on pulvérise l'agent de l'invention en une quantité de 0,6 litre/m2 sur la surface d'une rue sur laquelle la couche de neige fond dans l'intervalle de 12 minutes. EXEMPLE 8 On procède à une série d'essais avec l'agent de l'invention dans une chambre climatisée à une température de -5 C, pour examiner dans quelle mesure l'agent convient pour empêcher l'agglomération des particules d'une granulo- métrie de 5-10 mm, d'une poudre de charbon. On pulvérise sur la paroi du conteneur un agent de l'invention dilué à 60 % en poids auquel on a adjoint en mélange 10 % en poids d'une farine de bois d'une granulo- métrie de 1 mm et 1 % en poids d'un agent tensio-actif hydro- phobe d'un indice HLB de 10,2. Consécutivement, on ajoute à la poudre de charbon, par kg, 3 g du même agent et on peut ainsi empêcher avec succès l'agglomération des particules de charbon, sans que la valeur calorifique du charbon s'en trouve abaissée. - 12 - REVENDICATIONS 1. Agent pour la protection contre le gel ainsi que pour l'élimination de la neige et de la glace, caractérisé en ce qu' il contient 20-90% en poids de déchet concentré de l'industrie des alcools ayant une teneur en substances sèches de 200-750 g/kg et 10-80% en poids d'eau, et en outre éventuellement des additifs. 2. Agent selon la Revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient le déchet concentré de l'industrie des alcools produit lors de la fabrication d'alcool à partir de mélasse. 3. Agent selon la Revendication 1 ou 2, caractéri- sé en ce qu'il contient comme additif du chlorure de sodium, du chlorure de calcium, du chlorure de potassium, du chlorure de magnésium et/ou du carbamide. 4. Agent selon l'une quelconque des Revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il contient comme additif du sable, du gravier ou des pierrailles, des scories et/ou de la sciure de bois. 5. Agent selon l'une quelconque des Revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il contient comme additif une substance tensio-active ayant un indice HLB (balance ou équi- libre hydrophile/lipophile) de 6 à 12, avantageusement de 8 à 10. 6. Procédé pour éliminer la neige et la glace des surfaces routières, caractérisé en ce qu'on applique sur la surface des rues à partir d'un véhicule mobile, un agent selon l'une quelconque des Revendications 1 à 5, en une quantité de 0,05 - 0,4 litre/m2 de surface de rue. 7. Applications de l'agent selon la Revendication 1, à l'élimination de la neige et de la glace ainsi qu'à l'empêchement de la congélation dans les transports de mar- chandises.