Brevet FR3077816A1 — publié le 20190816

"PROCEDE DE PROTECTION DE CONDUITES DE CIRCULATION D'EAU" [0001] L'invention s'inscrit dans le domaine de l'entretien des réseaux d'eau et de la prévention sanitaire associée. On s'intéresse en particulier aux réseaux dans lesquels l'eau peut à un moment ou un autre atteindre une température de 20 à 50°C, favorable à la prolifération de certaines bactéries, notamment les légionnelles, et aux réseaux d'eau à canalisations métalliques à risque de corrosion. [0002] Les réseaux concernés peuvent notamment être des réseaux d'eau chaude sanitaire (RECS) ou des circuits d'aéroréfrigération évaporatifs, basés sur une tour de refroidissement et un système humide. [0003] La surface interne des canalisations des réseaux peut être le lieu de la formation de biofilm qui est une colonie d'une ou plusieurs espèces de bactéries et d'une matrice extracellulaire. Le biofilm peut constituer un réservoir de pathogènes avec des risques de présence de légionnelles. La surface interne des canalisations est également le lieu de formation de tartre, dépôt minéralisé. [0004] Le dépôt de biofilm et de tartre est facilité par la corrosion de la surface, quand elle est métallique et oxydable. [0005] Actuellement, les circuits d'eau font l'objet de traitements filmogènes ou curatifs à base de phosphates et silicates, voire à base de chlore. De tels traitements ont un impact négatif sur l'environnement, du fait des rejets de phosphates ou de silicates, et sur l'hygiène, tout en ayant une efficacité limitée vis à vis des biofilms. [0006] On rappelle que des enjeux sanitaires majeurs sont associés à la qualité des eaux chaudes en circuit ouvert : la présence de légionnelles notamment doit être maintenue en dessous de seuils faibles pour les tours d'aéroréfrigération, et encore plus faibles pour les circuits d'eau chaude sanitaire. [0007] S'agissant des tours d'aéroréfrigération, elles peuvent être à tirage induit ou à tirage forcé, à contre-courant ou à courant croisé, voire à tirage naturel pour les tours de haute taille. Elles ont un séparateur de gouttes en partie haute, mais doivent respecter un niveau de rejet de bactéries dans l'environnement faible, pour éviter tout risque pour les populations environnantes. 2 [0008] La mesure de concentration en bactérie dans les circuits d'eau n'est pas une mesure préventive suffisante, car la présence de biofilm et de tartre dans les canalisations permet la constitution de réserves de pathogènes, qui peuvent être relâchés brusquement lors de la rupture d'une accumulation de biofilm ou de tartre, modifiant en quelques 5 instants la qualité de l'eau en circulation. [0009] On souhaite donc diminuer la quantité de biofilm et la corrosion dans les canalisations en métal sensible à la corrosion des réseaux d'eau. [0010] Pour cela il est proposé un procédé de protection de conduites de circulation d'eau, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'injection dans l'eau circulante de 10 quantités d'une formulation comprenant deux fractions différentes, la première fraction étant une fraction de monolaurate de glycérol, la deuxième fraction étant une fraction d'un ester de glycérol ou d'un ester de carbonate de glycérol, la quantité de la formulation dans l'eau circulante étant supérieure à la concentration micellaire critique de la formulation. [0011] Selon des caractéristiques avantageuses et optionnelles : 15 [0012] - la deuxième fraction est une fraction de monoundecylénate de glycérol, de monoheptanoate de glycérol, ou d'octanoate de carbonate de glycérol ; [0013] - la quantité de la formulation dans l'eau circulante n'excède pas la concentration micellaire critique de la formulation de 15%, ou de 7%; [0014] - l'eau est à une température comprise entre 30 et 40° C; 20 [0015] - la formulation comprend des oléosines et des phospholipides en quantités respectives adaptées pour limiter une floculation du monolaurate de glycérol, et de l'ester de glycérol ou ester de carbonate de glycérol ; [0016] - les conduites sont en acier ou en aluminium ; [0017] - l'injection est effectuée à l'aide d'une pompe doseuse ; 25 [0018] - la circulation d'eau est une circulation d'eau pour aéroréfrigération, par exemple à échangeur ouvert ; [0019] -ou la circulation d'eau est une circulation d'eau chaude sanitaire ; [0020] - les conduites comprennent des tuyauteries, des boîtes à eau, des canaux, des bassins tampons ou des échangeurs ; 3 [0021] - le monolaurate de glycérol, et l'ester de glycérol ou ester de carbonate de glycérol sont d'origine végétale. De préférence toutes les molécules utilisées sont issues d'huiles végétales naturelles. [0022] Chacune des molécules constitutives de la formulation a une fonction bien 5 précise dans les performances du traitement : le monolaurate de glycérol est présent dans toutes les formulations pour limiter la lixiviation du film déposé sur les parois du circuit traité, un deuxième ester a pour objectif d'augmenter le caractère hydrophyle de la formulation ce qui favorise la formation d'une barrière aqueuse sur les parois du circuit traité. Les phospholipides stabilisés par l'oléosine permettent d'avoir une structure 10 ordonnée des empilements moléculaires hydrophobe/hydrophile, ce qui favorise la formation d'une barrière aqueuse sur les parois du circuit traité. [0023] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple 15 illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - La figure 1 est une vue d'un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue d'un deuxième mode de réalisation de l'invention. [0024] En figure 1, on a représenté un circuit de refroidissement avec tour évaporative. L'eau est introduite par une conduite d'entrée 1 en partie supérieure de l'installation. Elle 20 s'écoule sur un échangeur (ou corps d'échange) ou une surface de ruissellement 2. Elle rencontre de l'air sec arrivant par le bas de l'installation grâce à un ventilateur 3. Elle est recueillie grâce à un bac 4 en partie basse de l'installation. L'eau sort de l'installation par une conduite 6. Un trop-plein 8 peut être installé, et une ouverture 9 en partie haute est mise en place pour la sortie d'air, rejetant des aérosols qui ne doivent pas contenir de 25 bactéries. [0025] Pour limiter la corrosion, formation de biofilms, ou de tartre dans ces circuits, on propose un traitement préventif, en rendant les parois internes des canalisations, antiadhésives vis à vis des salissures, des bactéries et des biofilms, en déposant un microfilm hydrophile de haute énergie de surface, à forte durabilité, constitué de formulations à base de molécules ayant pour origine les huiles végétales. [0026] Les structures moléculaires ayant un caractère amphiphile permettent d'obtenir d'une part une surface hydrophile s'opposant aux mécanismes d'adhésion des salissures 4 et des bactéries responsables de la formation de biofilms, et d'autre part une barrière hydrofuge empêchant la progression de l'eau vers la paroi des canalisations, due aux groupements alkyles. [0027] L'intérêt de l'utilisation de ces molécules pour les RECS ou les circuits 5 d'aéroréfrigération est qu'elles présentent une innocuité sur le plan hygiène et sécurité et qu'elles sont biodégradables. [0028] Ces formulations sont adhérentes aux matériaux constituant les parois des canalisations des réseaux (acier, cuivre, acier inoxydable, aluminium, PVC). [0029] Les matières premières de base pour l'obtention des molécules sont des huiles 10 végétales de colza ou de tournesol. [0030] Les molécules sélectionnées sont des esters de glycérol, tel le monolaurate de glycérol, le monoundécylénate de glycérol, le monoheptanoate de glycérol, ou des esters de carbonate de glycérol, tels l'octanoate de carbonate de glycérol [0031] La concentration minimale inhibitrice des molécules identifiées ci-dessus vis-à-vis 15 de différentes souches bactériennes est faible. [0032] Ces molécules offrent la possibilité de formation de nombreuses interactions avec les surfaces à traiter d'une part et l'accrochage du film d'autre part (interactions du type ion-dipôle, liaisons hydrogène ou dipôle-dipôle). [0033] Chaque formulation associe le monolaurate de glycérol avec une des trois autres 20 molécules présentées ci- avant. En effet le monolaurate de glycérol ayant une température de fusion la plus élevée (55°C) sa fonction est de réduire plus que les autres molécules, la lixiviation du film déposé sur les parois internes des circuits. [0034] Ainsi, les formulations considérées sont [0035] - monolaurate de glycérol / monoundécylénate de glycérol 25 [0036] - monolaurate de glycérol / monoheptanoate de glycérol [0037] - et monolaurate de glycérol /octanoate de carbonate de glycérol (ECG-C8). [0038] En utilisant un mélange du monolaurate avec les autres molécules on bénéficie du bon accrochage de la formulation sur les parois grâce au monolaurate et un caractère 5 hydrophile et biocide de la formulation grâce aux autres molécules associées qui ont une masse molaire moins élevée que le monolaurate. [0039] La proportion de chacune des molécules vis-à-vis de l'autre dans la formulation, peut varier entre 50% et 30%. 5 [0040] Ces molécules de base sont accompagnées par des protéines du type oléosine et des phospholipides présents dans les huiles, dont la fonction est de stabiliser les interfaces liquide/liquide, grâce à leur action synergique. La coalescence est ainsi inhibée et la floculation limitée par les forces de répulsion électrostatiques apportées par la charge négative de l'interface induite par la présence de phospholipides. 10 [0041] Ces molécules sont capables de stabiliser les interfaces mais elles forment des édifices moléculaires organisés en présence d'eau dont les dimensions sont nanométriques et donc adaptées à l'échelle recherchée pour perturber les interactions responsables de l'adhérence des bactéries. Le recouvrement avec de tels systèmes complexes et organisés à l'échelle nanométrique confère aux surfaces un caractère 15 hydrofuge et antibactérien par formation d'une barrière aqueuse. [0042] Les produits finaux développés sont des formulations fluides composées de molécules d'origine végétale, qui sont injectées dans les circuits d'eau à l'aide d'une pompe doseuse, sous forme d'émulsions, dans l'eau du circuit pour former un microfilm sur les parois internes des équipements en contact avec l'eau (tuyauteries, boites à eau, 20 canaux, bassins tampon, échangeurs, etc.). [0043] La partie glycérol phosphate est hydrophile alors que les acides gras sont hydrophobes. [0044] Les phospholipides ont une portion hydrophile et deux portions hydrophobes. Les oléosines sont des protéines présentes dans les oléosomes et ainsi participent au 25 stockage des lipides des graines d'oléagineux. Les oléosomes sont des structures intracellulaires des graines des oléagineux dans lesquelles sont stockés les lipides. Ils sont constitués d'un coeur de lipides neutres hydrophobes entouré d'une monocouche de phospholipides stabilisée par des oléosines, structure qui les rend très stables. Et l'huile présente dans les graines ne coalesce pas du fait de l'hydrophobie des oléosines. 30 [0045] Des essais ont été effectués avec de l'eau de ville déchlorée et ensemencée avec des eaux prélevées dans un circuit de refroidissement d'un aéroréfrigérant opérationnel, dans des conditions de température, de vitesses d'eau rencontrées dans les circuits 6 d'aéroréfrigérants où les risques de formation de biofilms sont importants : faibles vitesse d'eau, zones stagnantes, températures de 30°C à 40°C. [0046] Les matériaux testés sont sous forme de plaques d'acier, d'aluminium, de cuivre et d'acier inoxydable dont l'encombrement est : 76,2 x 12,7 x 1,6 mm. 5 [0047] L'installation est constituée d'une bâche d'une capacité de 750L dans laquelle sont plongées les plaques et d'une boucle de recirculation comprenant des plaques de corrosion et équipée d'une pompe de circulation (débit maximum de 2 m3/h, réglé préférentiellement à 1 m3/h) et d'un thermostat permettant de régler la température à environ 35°C. 10 [0048] Cette installation est répliquée pour tester un circuit sans traitement et un circuit avec traitement qui fonctionnent en parallèle toutes choses égales par ailleurs, de façon à évaluer l'effet du traitement sur la corrosion et la formation bactérienne. [0049] Le circuit et la cuve sont équipés d'un système et de prises d'échantillons pour analyses. La formulation est injectée dans le premier exemplaire de l'installation, mais pas 15 dans le deuxième. [0050] La formulation est injectée par pompe doseuse sous forme d'émulsion, de l'ordre de 30% de produit actif et de 70% d'eau pour la 1ère campagne ou directement pour la 2ème campagne. [0051] Les plaques ont été prélevées et conservés ensuite en sorte d'éviter l'évolution du 20 biofilm. Les analyses sont menées au plus tard 24 ± 2h après le prélèvement. [0052] Chaque plaque a été traitée individuellement selon les étapes suivantes : transfert de la plaque dans un tube contenant 11 mL d'eau stérile, décrochage du biofilm par sonication pendant 4 min à 51 VV (Branson 2510), analyse microbiologique de la flore aérobie revivifiable sur gélose PCA sans glucose après une incubation de 7 jours à 22°C. 25 [0053] La formulation utilisée dans ces essais est un mélange contenant : 50% de monolaurate de glycérol (MG-C12) et 50% de monoundécilénate de glycérol (MG-C11 :1). [0054] Le fonctionnement des circuits est d'un mois minimum avant d'effectuer les premières analyses. [0055] Deux campagnes d'essais ont été effectuées, correspondant à des 30 concentrations différentes de bioproduits : 1) une première concentration de 200 ppm 7 supérieure à la concentration micellaire critique (qui est de 15ppm) obtenue par l'injection de 120g de produit dans un volume d'eau de 600L; puis 2) une concentration de 16 ppm proche de la concentration micellaire critique obtenue par l'injection de 10g de produit dans un volume d'eau de 600L. 5 [0056] Tout d'abord, le matériau testé a été le cuivre, avec des plaques dans la bâche, une concentration en molécule dans le circuit traité de 200ppm, et une durée d'immersion de l'ordre de 4 mois. [0057] Le traitement permet de réduire significativement la corrosion pour les plaques cuivre. De plus, la flore bactérienne n'augmente pas malgré son piégeage dans l'excès de 10 micelles due à la forte concentration de produit. [0058] Ensuite, les matériaux testés sont l'acier, l'aluminium, le cuivre et l'acier inoxydable. Les plaques sont placées dans la bâche et dans un tuyau de recirculation. La concentration en molécule dans le circuit traité est de 16ppm. Les plaques sont maintenues exposées dans le circuit un peu plus d'un mois. 15 [0059] Le résultat le plus significatif concerne l'acier qui est le plus sensible à la corrosion. [0060] Il s'avère que le traitement permet une diminution importante et significative de la corrosion pour les plaques en acier, que ce soit dans la bâche ou dans la tuyauterie. [0061] La diminution de corrosion apparaît aussi pour les plaques en aluminium. 20 [0062] Globalement de tels résultats montrent que le film du produit adhère bien aux matériaux et résiste bien aux forces de lessivage due à la circulation de l'eau. [0063] La flore aérobie revivifiable est identique pour les plaques traitées et non traitées en acier, en aluminium et en cuivre dans les bâches (écart égal ou inférieur à 1 unité de log), ce qui veut dire que malgré les résidus de corrosion sur les surfaces des plaques qui 25 ont tendance à piéger la flore, celle-ci-ci est stabilisée et ne croit pas. [0064] Par contre le traitement apparaît moins performant dans les tuyaux, car le film de produit déposé sur les parois est soumis à une vitesse de liquide qui dans le temps érode le film de produit. 8 [0065] Pour les plaques en acier inoxydable dans les bâches et les tuyaux, le différentiel des flores exprimé en log, est aussi inférieur à 1. Mais ceci est dû principalement au caractère biocide de l'acier inoxydable. [0066] En figure 2, l'invention est également appliquée à un circuit d'eau chaude 5 sanitaire. [0067] Une arrivée d'eau froide 90 est utilisée pour produire une réserve d'eau chaude 100, à l'aide d'un échangeur thermique, ou d'une résistance chauffante. L'eau chaude est ensuite mélangée à l'aide d'un mitigeur 110 à de l'eau froide et distribuée par des points de distribution 200 aux utilisateurs (logements, entreprises), qui peuvent l'utiliser pour 10 diverses applications, comme la vie quotidienne. La présence de bactéries doit être particulièrement basse, pour des raisons évidentes de sécurité sanitaire. [0068] L'invention trouve également son application dans ce domaine des réseaux d'eau chaude sanitaire, les molécules utilisées étant compatibles avec l'usage domestique et professionnel de l'eau REVENDICATIONS1. Procédé de protection de conduites de circulation d'eau, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'injection dans l'eau circulante de quantités d'une formulation comprenant deux fractions différentes, la première fraction étant une fraction de monolaurate de glycérol, la deuxième fraction étant une fraction d'un ester de glycérol ou d'un ester de carbonate de glycérol, la quantité de la formulation dans l'eau circulante étant supérieure à la concentration micellaire critique de la formulation. 2. Procédé de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième fraction est une fraction de monoundecylénate de glycérol, de monoheptanoate de glycérol, ou d'octanoate de carbonate de glycérol. 3. Procédé de protection selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la quantité de la formulation dans l'eau circulante n'excède pas la concentration micellaire critique de la formulation de 15%, ou de 7%. 4. Procédé de protection selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'eau est à une température comprise entre 30 et 40° C. 5. Procédé de protection selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la formulation comprend des oléosines et des phospholipides en quantités respectives adaptées pour limiter une floculation du monolaurate de glycérol, et de l'ester de glycérol ou ester de carbonate de glycérol. 6. Procédé de protection selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les conduites sont en acier ou en aluminium. 7. Procédé de protection selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce l'injection est effectuée à l'aide d'une pompe doseuse. 8. Procédé de protection selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la circulation d'eau est une circulation d'eau pour aéroréfrigération, par exemple à échangeur ouvert. 9. Procédé de protection selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la circulation d'eau est une circulation d'eau chaude sanitaire. 10 10. Procédé de protection selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les conduites comprennent des tuyauteries, des boîtes à eau, des canaux, des bassins tampons ou des échangeurs. 11. Procédé de protection selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le 5 monolaurate de glycérol, et l'ester de glycérol ou ester de carbonate de glycérol sont d'origine végétale. 10