Brevet FR2746649A1 — publié le 19971003

Procédé et appareillage pour la désinfection ou stérilisation de produits par combinaison d'ozone et d'un rayonnement radiologique bêta-gamma ou d'un faisceau d'électrons, et produits " hygiènisés " ainsi obtenus. La présente invention concerne le secteur technique de la désinfection et/ou stérilisation de produits, notamment médicaux, non stériles. On connaît de nombreuses techniques de traitement des eaux résiduaires par, soit un rayonnement gamma, soit l'ozone, soit une combinaison de rayonnement gamma et de chlore, ozone ou iode. On citera à titre d'exemple le document u Environ. Prot. Eng. (1994) 18 (3-4), 5-17 " par J. Perkowski et L. Kos, qui décrit une ozonation suivie d'un rayonnement gamma, ou l'inverse, pour détruire les impuretés d'eaux résiduaires de l'industrie textile, ou le document Water. Res. (1988) , 22 (5) , 645-6 par P. Gehringher, qui décrit un effet de synergie du rayonnement gamma et de l'ozone pour la décomposition de tri - et tétrachloroéthylène présents dans l'eau potable. On sait encore décomposer le t-butanol par le même type de traitement. Enfin, il est connu d'effectuer une radiostérilisation par un rayonnement gamma appliqué à une forte dose, de l'ordre de 25 kGy. Les sources produisant un rayonnement gamma, encore dénommé bêtagamma selon les cas, sont bien connues; le Co60 est la plus courante. L'inconvénient de ce dernier procédé est d'une part de requérir une source de Co60 très puissante, 2 à 3 millions de Curie, avec les impératifs connexes liés à la sûreté nucléaire. De telles sources sont incompatibles avec une installation sur site à demeure comme par exemple en milieu hospitalier. Un autre inconvénient, confirmé par Appl. Radiat. Isot. (1991), 42 (1) , 41-8, et par Health Phys. ( 1982 ), 42(6), 861-5, réside dans le fait que cette irradiation produit de l'ozone, nocif, qu'il est nécessaire de ventiler. Un progrès décisif a été réalisé par l'enseignement de la demande de brevet européen EP 95420331 .1 (FR 94. 14611), qui décrit une cellule de radiostérilisation gamma comportant un circuit de production d'ozone par radiolyse de l'oxygène. Les produits à stériliser peuvent être traités par l'ozone produit, puis par un rayonnement gamma. La présente invention vise à réaliser un outil permettant, selon une variante préférée, une "intégration" grâce à un procédé de stérilisation comportant un traitement à l'ozone suivi d'une stérilisation par une source Bêta-Gamma ou un faisceau d'électrons (" FE" ) de relativement faible puissance. Cette puissance relativement faible ( par exemple de l'ordre de seulement 200 000 à 100 000 Curie ou moins pour la source Gamma ) permet (selon les normes en vigueur à ce jour, en utilisant une source de puissance inférieure à 100 000 Curie ) un "déclassement a de l'appareillage et donc son implantation à demeure dans de très nombreux sites, où une source de forte puissance ne serait pas admissible en pratique. En abaissant la puissance nécessaire, I'invention améliore également la rentabilité industrielle du procédé, car il n'est plus nécessaire de concentrer tous les traitements autour d'une source puissante; au contraire, il devient économiquement rentable de disposer d'une source de faible puissance, dans le système selon l'invention, par exemple au niveau ( pour le secteur hospitalier) de toute agglomération produisant environ 4500 m3 / an de matières à stériliser, comme des linges , etc... Selon l'invention, on peut avantageusement remplacer le rayonnement bêta-gamma ou gamma par un faisceau d'électrons accélérés ("FEA " ) produit par un accélérateur d'électrons. Dans les deux cas, on combine cette stérilisation avec un traitement à l'ozone, et de préférence on effectuera d'abord l'ozonation puis le traitement par rayonnement gamma par un FEA. Comme indiqué plus haut, on préférera tout particulièrement une intégration sur site. Cependant, il sera également possible de procéder à deux traitements successifs en des endroits géographiquement séparés, d'abord l'ozonation, puis l'irradiation, à la condition évidente que le temps séparant les deux traitements soit suffisamment court pour que le résultat obtenu par le traitement d'ozonation et la synergie selon l'invention, soient conservés. Par exemple, on peut envisager une unité mobile ou non d'ozonation et une cellule d'irradiation pouvant être séparées par une distance très faible, mais sans être totalement intégrées " sous la forme d'une seule unité. Tous les modes de réalisations de ce type apparaîtront clairement à l'homme de métier. L'invention concerne donc un procédé pour îa stérilisation de matières, notamment de produits médicaux ou hospitaliers, et tout particulièrement de déchets hospitaliers, caractérisé en ce qu'il comprend un traitement par l'ozone puis un traitement par ionisation qui est effectué à l'aide d'une source de rayonnement de faible puissance. Par "faible puissance ", I'homme de métier comprendra aisément qu'il s'agit d'une source dont la puissance est non pas seulement " plus faible " mais est d'un " ordre de grandeur plus faible " que celui des sources utilisées actuellement dans le même secteur technique, sans qu'il soit cependant possible de délimiter un domaine précis. Notamment, I'homme de métier saura appliquer un critère simple, qui est celui de la saturation de la machine par la quantité des produits générés sur site ou dans un environnement immédiat du site. Selon une variante, le rayonnement est un rayonnement gamma ou, selon les cas, bêta -gamma. Selon une autre variante, qui pourra être préférée dans certains cas, le rayonnement est un rayonnement produit par FEA. Un mode de réalisation consiste à utiliser une source de Co 60 de puissance de l'ordre de 200 000 ou, de préférence, de l'ordre de 100000 Curie. De manière tout à fait préférée, on utilisera une source de puissance suffisamment faible pour, selon les normes en vigueur, autoriser un " déclassement " aujourd'hui, on préférera donc une source de puissance très légèrement inférieure à 100 000 Curie, et on adaptera le temps d'exposition pour obtenir la dose d'irradiation souhaitée. Un autre mode de réalisation consiste à produire un FEA par mise en oeuvre d'un accélérateur de faible puissance ( même définition que ci-dessus ) et, pour les mêmes raisons, on préférera aujourd'hui une puissance inférieure à 5 kW produisant des électrons accélérés de 7 MeV au maximum, et en particulier une puissance pouvant être aussi faible que 1,5 kW ou même 500 W avec une énergie de faisceau de 3,5 à 5 MeV. Un grand intérêt de l'invention est d'autoriser des puissances faibles, sous la seule réserve d'un temps d'exposition approprié, et donc de pouvoir s'adapter éventuellement aux normes futures. L'homme de métier saura déterminer aisément la dose de rayonnement à appliquer en fonction de la population microbienne du produit de départ à stériliser et de la population résiduelle après le traitement à l'ozone; il existe des modèles et des règles de calcul en la matière, comme par exemple une estimation selon laquelle pour diminuer une population microbienne (comme le Bacillus pumilus E 601) par un facteur 10, il convient d'appliquer une dose de 3 kGy ; la dose efficace étant ainsi déterminée, et la puissance de la source étant connue, le temps d'irradiation nécessaire à l'application de la dose de rayonnement nécessaire est facilement calculable. Selon l'invention, et pour des produits de densité 0,1 à 0,4 environ, on utilisera des doses de l'ordre de 5 à 12 kGy, de préférence de l'ordre de 7 à 12 kGy, et de manière tout à fait préférée de l'ordre de 10 kGy, ces indications étant bien entendu données à titre d'exemples non limitatifs pour illustrer l'invention. On avait déjà songé dans l'art antérieur à utiliser des associations d'ozonation et de rayonnement gamma ou FEA, mais on n'avait pas envisagé de réduire la puissance des sources; on avait seulement utilisé une certaine complémentarité entre l'ozone et l'irradiation, notamment pour le traitement des eaux résiduaires, par exemple pour augmenter le débit des eaux traitées, notamment pour l'élimination de produits chimiques comme le tétrachloréthylène, tandis que l'invention ouvre une voie nouvelle vers l'intégration sur site, dont le besoin se faisait sentir depuis longtemps, notamment pour les produits médicaux ou hospitaliers. Ainsi, l'invention résoud un problème totalement différent, et au moyen d'une solution également originale. On citera par exemple SU 157 8084 ( 88 412 370 ); WO9101946; JP 82 006 560 ; EP 494 866 ,WO-90 00069; Selon d'autres documents, on remplaçait au contraire l'irradiation gamma par une ozonisation ( FR 2433 577). Dans le domaine médical, on connaît le brevet français 90 04 960 qui décrit une irradiation en continu, sur un convoyeur à bande et par un FEA, de déchets hospitaliers préalablement broyés. On pourra utiliser la cellule et les matériels et accessoires décrits en détail dans la demande de brevet européen précitée EP 95 420 331.1, dans le cas de la source de Co 60 et également pour tout ce qui concerne l'injection d'ozone dans la matière à traiter, notamment équipement, raccords etc.... D'autres moyens seront d'ailleurs à la portée de l'homme de métier. On pourra naturellement utiliser tout moyen de production de rayonnement ss- autre que le Co 60, comme Cs 137 et Ir 192.. Également, on pourra utiliser tout moyen mécanique connu ou aisément accessible à l'homme de métier, et capable de réaliser un traitement par l'ozone et une irradiation gamma ou bêta dans les conditions habituelles de sécurité nucléaire, lesquelles sont bien connues et n'ont pas besoin d'être rappelées ici ( recours à une protection biologique pour la radiostérilisation, à des chambres séparées de chargement et de déchargement des " balancelles" contenant les matières à stériliser, etc.... ) dont certaines sont décrites dans le brevet européen précité. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, représenté sur la figure 1, on opèrera par circulation d'ozone dans la poche contenant la matière et/ou dans le caisson ou " balancelle ", ", selon les adaptations évidentes possibles, et non pas, comme cela était le cas dans l'art antérieur, par imprégnation ( I'art antérieur utilisait de l'oxyde d'éthylène ) de la matière contenue dans une poche constituée d'un matériau microporeux. Dans ce dernier cas, le traitement demandait plusieurs heures selon le niveau de contamination initiale des produits. La technique de circulation, selon laquelle on renouvelle plusieurs fois le volume d'ozone contenu dans la poche, requiert un temps de traitement beaucoup plus court et peut se faire en continu. Cependant, au prix d'un temps plus long, la technique d'imprégnation n'est pas exclue. La figure 2 , qui se compose des figures 2-1 à 2-8, représente un diagramme de mise en oeuvre d'un mode de réalisation préféré de l'invention, à titre d'exemple non limitatif. Sur la figure 1, est représenté le schéma de principe, non limitatif et non détaillé, du procédé selon linvention. Les poches 3 contenant la matière à stériliser sont placées dans des caissons 2, chargés dans la zone de chargement C sur un convoyeur à bande 1 ou tout autre système approprié. La source de rayonnement S peut être utilisée pour produire de l'ozone à partir de l'oxygène, dans un générateur connu G; cependant, de manière tout à fait préférée, L'ozone provient d'un ozoneur électrique auquel on donnera par simplicité la même référence G, alimenté de préférence en oxygène; L'ozone est envoyé vers les poches par tout moyen approprié, comme par exemple un réservoir d'ozone R (facultatif) , et des moyens de pompage ou d'injection M ainsi de des moyens de connexion temporaires 4 permettant d'insuffler l'ozone dans les poches. On préférera des moyens d'injection directe qui apparaîtront clairement à l'homme de métier, au besoin en se référant à la demande de brevet européen précitée. Comme indiqué plus haut, il est tout à fait préférable de renouveler plusieurs fois le volume intérieur des poches. On pourra utiliser de l'ozone ou un mélange gazeux approprié 02 + 03,ou air + 03, contenant une proportion stérilisante d'ozone. Lors du renouvellement du volume de gaz de la poche, on récupère de préférence l'ozone en R 03, ce gaz étant nocif. Il peut être naturellement recyclé après décomposition de 03 en 02 par décomposition thermique ou catalytique connue; I'oxygène ainsi produit peut à son tour alimenter l'ozoneur électrique. Dans une seconde étape, le caisson traverse, dans une casemate appropriée, le champ d'application du rayonnement durant une période de temps suffisante pour réaliser la stérilisation totale, selon les normes en vigueur. Les caissons sont ensuite déchargés dans une zone de déchargement D. Un mode de réalisation détaillé est présenté sur la figure 2, qui se compose des figures 2-1 à 2-8. L'installation type comprend une casemate 5 d'irradiation, et un bâtiment 6 comportant typiquement quatre salles: 7 salle de chargement et d'ozonation des balancelles 8 salle de déchargement des balancelles 9 salle des produits à stériliser 10 salle des produits stériles L'ozonation se déroule dans les phases 5 à 7 et dure approximativement 30 min. La progression de l'ozonation est marquée par les nuances de gris sur la fig. 2. Durant ce temps, on procède au transfert des produits stériles du lot n depuis la casemate 5 vers la zone 8. Sur la figure 2-8, on procède au transfert des produits ozonisés du lot ( n + 1 ) vers la casemate. Durée de transfert, env. 15 min. L'irradiation se produit sur les figures 2-1 à 2-5 et la stérilisation peut être visualisée par la progression de la zone hachurée. On effectue simultanément le transfert des balancelles de la salle de déchargement 8 vers la salle d'ozonation, ainsi que le chargement des balancelles avec un nouveau lot ( n + 2 ) de produits à stériliser, pendant que le lot ( n + 1 ) reçoit sa dose de rayonnement. Selon une autre variante de l'invention, on prévoit une exposition de la matière à irradier successivement sur deux faces opposées de la poche par tout moyen connu de l'homme de métier, notamment retournement de la clayette de supportage ou de transfert des poches ou de la balancelle en fin de premier cycle. On envisagera entre autres solutions notamment le retournement de la clayette en fin d'un premier convoyeur (1) et transfert vers un second convoyeur de même type dont le trajet expose à nouveau, mais par la face opposée, les mêmes poches à l'irradiation ou encore, de manière préférée, le retournement de la clayette en fin de premier cycle ( irradiation de la première face ) et transfert sur le même convoyeur pour l'exposer à nouveau par sa face opposée. On obtient ainsi une irradiation régulière et avec un " ratio de surdosage " réduit, notamment par FEA. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée. II s'agit d'exemples de traitement de déchets hospitaliers, selon l'invention. EXEMPLE 1 . Ozonation et irradiation par FEA. Broyage préliminaire dans la cuve d'un broyeur par lots définis de déchets env. 1,6 t de déchets broyés ), suivi d'une phase d'ozonation (ozoneur électrique ) pendant moins d'une demi-heure à l'intérieur du broyeur au cours d'une l'opération de malaxage. Les déchets ainsi décontaminés peuvent ensuite être conditionnés en sacs plastiques souples, de 50 I chacun par exemple (soit env. 10 kg ) par un système d'ensachage automatique positionné en sortie de broyeur. Les sacs cheminent ensuite sur un convoyeur à bande pour être irradiés à une dose maximale de 5 kGy sous un faisceau d'électrons avant d'être chargés dans une benne. Les déchets ainsi traités et conditionnés sont dits désinfectés ou " hygiènisés " et peuvent être ensuite incinérés comme de simples ordures ménagères. EXEMPLE 2 Ozonation et irradiation gamma. Ce cas se distingue de l'exemple précédent en ce sens que l'irradiateur consiste en un appareil comportant une source de cobalt 60 de moins de 100 000 Curie, intégré sur un site hospitalier. L'irradiateur peut fonctionner durant par exemple 2/3 du temps en stérilisateur d'articles médicaux (de manière connue en soi ) et 1/3 du temps en "banaliseurW de déchets hospitaliers (selon l'invention). On peut envisager annuellement des quantités de l'ordre de 3000 m3 d'articles médicaux et de l'ordre de 900 à 1000 t de déchets hospitaliers. Traitement des déchets hospitaliers selon l'invention: Pendant la phase de stérilisation par rayonnement gamma du lot (n), laquelle dure environ 3h30min, le broyeur vidange le broyat ( n+1) préalablement ozonisé, découpe environ 1,5 t de déchets qui restent confinés dans sa cuve (broyat ( n+2)). Puis, pendant environ 30 min, L'ozone produit par l'irradiateur vient décontaminer le broyat (n+2). Pendant ces 30 min, le broyat (n+1), qui a été conditionné en sacs plastiques de 100 kg unitaires ( diamètre 58 cm pour une longueur de 1 m environ ) à la sortie du broyeur, rentre en cellule pour subir son cycle de stérilisation gamma à une dose maximale de 5 kGy. Le cycle se poursuit comme dans l'exemple précédent. Si, comme décrit ci-dessus, le système dispose d'un broyat d'avance, il peut fonctionner en continu; la double fonction de stérilisateur et de "banaliseur " en fait par ailleurs un outil très rentable pour l'opérateur industriel. Naturellement, on peut aussi dédier un irradiateur par produit. REVENDICATIONS 1 Procédé pour la désinfection ou stérilisation de matières non stériles, et notamment de déchets hospitaliers, caractérisé en ce qu'il comprend un traitement par l'ozone suivi par un traitement par ionisation qui est effectué à l'aide d'une source de rayonnement de faible puissance. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un traitement à l'ozone suivi d'une stérilisation par un rayonnement gamma ou bêta-gamma, ou par un faisceau d'électrons accélérés ("FEA"), de faible puissance. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le rayonnement est un rayonnement gamma. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le rayonnement est un rayonnement par FEA. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on utilise comme source de rayonnement gamma une source de Co 60 ou éventuellement Cs 137 ou Ir 192 de puissance de l'ordre de 200 000 Curie, de préférence de l'ordre de 100 000 Curie ou de préférence moins de 100 000 Curie. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on utilise comme source de rayonnement par FEA la mise en oeuvre d'un accélérateur de puissance maximale 5 kW produisant des électrons accélérés de 7 MeV maximum, et de préférence de puissance aussi faible que 1,5 kW ou 500 W produisant des électrons accélérés de 3,5 à 5 MeV. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on prévoit une exposition de la matière à irradier successivement par deux faces opposées de la poche ou de la balancelle de convoyage. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on effectue un retournement de la clayette de supportage ou de transfert des poches ou de la balancelle en fin de premier cycle, et notamment le retournement de la clayette en fin d'un premier convoyeur (1) et transfert vers un second convoyeur de même type dont le trajet expose à nouveau, mais par la face opposée, les mêmes poches à l'irradiation ou encore, de manière préférée, le retournement de la clayette en fin de premier cycle ( irradiation de la première face ) et transfert sur le même convoyeur pour l'exposer à nouveau par sa face opposée. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on effectue l'ozonation par imprégnation de la matière. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on effectue l'ozonation par circulation de l'ozone dans la poche ou le caisson de conditionnement des produits en renouvelant plusieurs fois le volume de gaz dans la poche. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'on procède aux deux traitements en solution intégrée sur site. 12 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'on procède à deux traitements successifs en des endroits géographiquement séparés, d'abord l'ozonation, puis l'irradiation, à la condition que le temps séparant les deux traitements soit suffisamment court pour que le résultat obtenu par le traitement d'ozonation et la synergie selon l'invention, soient conservés. 13. Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte successivement des moyens d'ozonation et d'ionisation, et des moyens de transport de la matière à stériliser de l'un vers l'autre, tels que décrits dans l'une quelconque des revendications 1 à 10, à l'exception d'une cellule de radiostérilisation gamma comportant un circuit de production d'ozone par radiolyse de l'oxygène. 14. Déchets hospitaliers ou autres produits non stériles devant être désinfectés et/ou stérilisés, caractérisés en ce qu'ils ont été désinfectés ou stérilisés par un procédé comprenant un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 ou dans un appareillage ou unité comprenant un appareillage selon la revendication 13.