Brevet FR3120801A1 — publié le 20220923

L’invention concerne un procédé de traitement d’un mélange, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) introduction, dans un réacteur, d’un mélange initial comprenant de la matière sèche comprenant une matière indésirable, b) ajout d’un réactif enzymatique dans le réacteur contenant le mélange initial, le réactif enzymatique comprenant au moins une enzyme à une concentration massique comprise entre 0,01 et 20% en poids par rapport au poids total de la matière sèche compris dans le mélange initial, c) mise en contact du mélange initial et du réactif enzymatique à une température comprise entre 10 et 80 °C pendant une durée comprise entre 5 minutes et 72 heures pour obtenir un mélange liquéfié, d) filtration du mélange liquéfié pour séparer la matière indésirable du mélange et obtenir un mélange filtré, la filtration étant mise en œuvre par un moyen filtrant. Procédé de traitement d’un mélange La présente invention se rapporte à un procédé de traitement d’un mélange hétérogène en vue de sa valorisation. Plus précisément, l’invention se rapporte, par exemple, à un procédé biologique, tel que la méthanisation, pour séparer un mélange hétérogène contenant des bio-déchets et des matières indésirables telles que des matières inertes. Dans l’état actuel de la technique, on connaît notamment des procédés pour extraire des matières solides indésirables – par exemple des matières inertes (morceaux de verres, cailloux, plastiques, métaux etc.) contenues initialement dans des matrices organiques visqueuses. Ces procédés de l’art antérieur sont basés sur des principes différents pouvant mettre en œuvre des étapes de dilution à l'eau pour atteindre une fluidité suffisante afin de réaliser une filtration mécanique ultérieure, de pressage mécanique, de sédimentation ou encore de séparation par hydrocyclone. Cependant, dans l’état actuel de la technique, il n’existe pas de procédés permettant de traiter afin de séparer efficacement, écologiquement et économiquement, des matières indésirables comprises dans un mélange initial dont la teneur en eau est inférieure à 100%. Le mélange initial comprend en particulier une matière sèche, c’est-à-dire une matière dont a été extrait en partie de l’eau. Ces procédés sont en règle générale mis en œuvre en vue de valoriser cette matière sèche et/ou les matières indésirables. En particulier, dans l’état de la technique, il n’existe pas de procédés permettant de séparer par filtration et sans contrainte de pression, les matières indésirables du reste du mélange sans devoir procéder à une dilution. Cette dilution présente l’inconvénient majeur de dégrader la qualité du mélange filtré (ou filtrat), qui correspond au mélange dont sont extraites les matières indésirables, en réduisant notamment le potentiel méthanogène du mélange dans le cas d’une valorisation par méthanisation. Elle présente par ailleurs l’inconvénient d’obtenir un filtrat qui présente un volume supérieur à celui du mélange initial qui sera à traiter ultérieurement. Il n’existe pas non plus de procédés qui puissent être facilement déployés industriellement et qui présentent un rendement satisfaisant, c’est-à-dire qui permettent d’obtenir un filtrat contenant une quantité très faible, voire quasi-nulle, de matière indésirable. Par matière indésirables, on entend, au sens de la présente invention des matières dites inertes telles que des morceaux de verres, cailloux, calcaire, plastiques métaux ou tout autres matières indésirables pour l’utilisation ultérieure d’un filtrat. Le filtrat peut par exemple comprendre essentiellement du bois. Un des buts de l’invention est de remédier aux insuffisances des procédés de traitement ou séparation actuellement connues et notamment de remédier à la faible filtrabilité des mélanges initiaux à traiter. L’invention concerne un procédé de traitement d’un mélange, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) introduction, dans un réacteur, d’un mélange initial comprenant de la matière sèche et au moins une matière indésirable, la matière sèche étant présente dans ledit mélange à une concentration massique comprise entre 5 et 95%, et de préférence entre 10% et 45% par rapport au poids total du mélange initial, b) ajout d’un réactif enzymatique dans le réacteur contenant ledit mélange initial, le réactif enzymatique comprenant au moins une enzyme à une concentration massique comprise entre 0,01% et 20% en poids, et de préférence entre 0,05% et 5 % par rapport au poids total de la matière sèche compris dans le mélange initial, c) mise en contact du mélange initial et du réactif enzymatique à une température comprise entre 10°C et 80 °C, et de préférence entre 40°C et 60°C, pendant une durée comprise entre 5 minutes et 72 heures, et de préférence pendant une durée comprise entre 30 minutes et 48 heures, pour obtenir un mélange liquéfié, d) filtration dudit mélange liquéfié pour séparer la matière indésirable du mélange et obtenir un mélange filtré, ladite filtration étant mise en œuvre par un moyen filtrant présentant un seuil de coupure compris entre 0,2 mm et 40 mm, et de préférence entre 0.5 et 12 mm. Le procédé de traitement de l’invention, qui peut s’apparenter à un procédé de séparation d’un mélange, présente l’avantage de liquéfier le mélange initial de sorte à faciliter sa filtration pour extraire efficacement la matière indésirable afin de pouvoir valoriser ultérieurement le mélange filtré (filtrat) et /ou cette matière indésirable. Par ailleurs, l’invention présente l’avantage d’être adaptable à la fois à des mélanges initiaux peu visqueux, mais également à des mélanges initiaux de fluides visqueux tels que des matrices organiques pâteuses, comme des biodéchets déconditionnés, des boues de stations d'épuration traitant des eaux usées domestiques ou industrielles (communément désigné pas l’acronyme STEP). Par ailleurs, l’invention présente une efficacité de filtration élevée sans entraver la qualité du filtrat, c’est-à-dire du mélange filtré dont sont extraites les matières indésirables, ni celle du rétentat (la matière indésirable récupérée après filtration). En effet, durant la mise en œuvre du procédé selon l’invention, aucune dilution n’est appliquée, on s’affranchit donc d’une consommation d’eau superflue, et on contrôle la granulométrie du filtrat et du rétentat par le choix de la maille du filtre appropriée. Il est à noter qu’avec la mise en œuvre d’un tel procédé, on obtient une qualité de rétentat supérieure à celle obtenue avec une presse mécanique. Le procédé selon l’invention est donc simple à mettre en œuvre, et peut aisément être dupliqué tout en permettant la valorisation du filtrat et/ou rétentat si souhaitée. En effet, l’étape c) de mise en contact du mélange initial et du réactif enzymatique permet de facilement fluidifier le mélange pour qu’il soit plus facilement filtrable ultérieurement. Il est à noter que le réactif enzymatique peut être sous forme liquide ou solide. Par ailleurs, il est à noter que la mise en température de l’étape c) est réalisée avec un ou plusieurs moyens de chauffage connus. Par exemple, le mélange initial peut comprendre de l’eau, une matrice organique et de la matière indésirable telle que du plastique, un métal, du verre, une matière minérale insoluble comme des cailloux, ou encore des morceaux de calcaire, etc. Il est à noter que la valeur de température de mise en contact peut être définie en fonction de la qualité de la filtration souhaitée, c’est-à-dire la pureté du filtrat et/ou rétentat désirée. Par exemple, l’étape de filtration peut être mise en œuvre à l’aide d’un moyen de filtration comme, par exemple, un tamis rotatif. De manière avantageuse, le procédé peut comprendre en outre, avant l’étape b) d’ajout d’un réactif enzymatique, une étape d’hygiénisation du mélange initial. Une telle étape permet de réduire les agents pathogènes dans le mélange, en vue de limiter la prolifération d’agents pathogènes dans l’environnement. De manière avantageuse, le procédé peut comprendre en outre, entre l’étape c) de mise en contact et l’étape d) de filtration, une étape d’hygiénisation du mélange liquéfié. Une telle étape permet d’optimiser les consommations énergétiques du procédé. De manière avantageuse, le procédé peut comprendre en outre, après l’étape d) de filtration, une étape d’hygiénisation du mélange filtré permettant d’optimiser de façon encore plus efficiente les consommations énergétiques. De préférence, l’une ou plusieurs desdites étapes d’hygiénisation peuvent comprendre les sous-étapes successives suivantes : - chauffage du mélange à une température comprise entre 50 °C et 80 °C, - maintien de cette température pendant une durée comprise entre 30 minutes et 48 heures. La mise en œuvre de telles sous-étapes permet la mise en œuvre optimale de l’étape d’hygiénisation. En effet, la mise en œuvre de telles sous-étapes (couple température/durée du chauffage) permet une optimisation des consommations énergétiques tout en simplifiant le procédé. De préférence, ladite ou au moins une enzyme peut être choisie parmi une hydrolase, en particulier parmi une lipase, une peptidase, une amylase ou une cellulase. En utilisant l’une au moins de ces enzymes, il est possible de fluidiser le mélange initial à traiter qui est rendu par conséquent filtrable. Il est à noter que l’étape c) de mise en contact est mise en œuvre sous agitation à l’aide d’au moins un moyen agitateur connu. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d’exemple, et en référence à la figure en annexe dans laquelle : la représente un schéma d’un système mettant en œuvre un mode préféré de réalisation de l’invention. Le système 10 représenté dans la permet de mettre en œuvre un procédé de traitement d’un mélange initial selon un mode de réalisation de l’invention. Par exemple, ce mélange comprend une matière sèche, par exemple déshydratée mécaniquement mais comprenant une teneur en eau résiduelle. Ce mélange comprend en outre une ou plusieurs matières indésirables qui peuvent être, par exemple, des cailloux, du calcaire, du verre, un ou un mélange de métaux, un plastique dur, un textile, un film plastifié. Il est à noter que la matière sèche est présente dans le mélange initial à une concentration massique comprise entre 5% et 95 % par rapport au poids total du mélange, par exemple à une concentration massique environ égale à 23.4 % par rapport au poids total du mélange initial. En particulier, l’utilisation d’un tel système 10 permet de liquéfier le mélange initial, considéré comme visqueux, avant de le filtrer de sorte à obtenir un filtrat et/ou un rétentat suffisamment purifiés en vue de les valoriser. Dans une étape préalable éventuelle, on peut procéder à un broyage du mélange initial pour diminuer la granulométrie du mélange et par conséquent pour optimiser le fonctionnement du procédé. Ensuite, le mélange initial, éventuellement broyé, est introduit à l’aide d’un moyen d’introduction 102, lors d’une étape a) d’introduction, dans un réacteur 104. On peut également éventuellement mettre en œuvre une étape d’hygiénisation du mélange initial après la réalisation de l’étape a) d’introduction. Ensuite, dans une étape suivante b), on ajoute un réactif enzymatique dans le réacteur 104 stocké dans un moyen stockage du réactif enzymatique 106 et qui circule de ce moyen de stockage du réactif enzymatique 106 vers le réacteur 104 via une pompe doseuse 108. Le réactif enzymatique comprend, de préférence, un mélange d’hydrolases en particulier un mélange comprenant une cellulase, une lipase et une amylase. Ce mélange d’hydrolases est ajouté dans le réacteur à une concentration massique environ égale à 0.25% en poids par rapport au poids total de la matière sèche compris dans le mélange initial. Dans une étape c) suivante, on met en contact, dans le réacteur 104, le mélange initial et le réactif enzymatique à une température comprise entre 10 et 80 °C, de préférence entre 40°C et 60°C, par exemple à une température environ égale à 40°C, pendant une durée comprise entre 5 minutes et 72 heures, de préférence entre 30 minutes et 48h, par exemple pendant 48h, pour obtenir un mélange liquéfié. Cette mise en température est par exemple réalisée à l’aide d’échanges thermiques engagés par exemple par la production d’eau chaude dans un moyen de production d’eau chaude 110, puis par la circulation de cette eau chaude dans des canalisations 112 introduites dans le réacteur 104 et qui sont aptes à être en contact avec le mélange comprenant le mélange initial et le réactif enzymatique après leur mise en contact. Il est à noter qu’une fois l’étape a) d’introduction réalisée, dans une étape supplémentaire réalisée entre l’étape b) et l’étape c), on peut, à l’aide d’une pompe de recirculation 114 par exemple, agiter le mélange initial introduit au préalable et/ou le mélange comprenant le mélange initial et le réactif enzymatique après leur mise en contact. On peut également éventuellement mettre en œuvre une étape d’hygiénisation du mélange liquéfié après l’étape c) de mise en contact et avant celle qui suit. Une fois l’étape c) réalisée, on procède à une étape suivante d) de filtration du mélange liquéfié pour séparer la matière indésirable du mélange et obtenir un mélange filtré. Il est à noter que la filtration est mise en œuvre par un moyen filtrant 118, par exemple un tamis rotatif qui peut être placé en en aval d’une vanne trois voies 116, présentant un seuil de coupure compris entre 0,2 mm et 40 mm, de préférence entre 0,5 mm et 12 mm, par exemple environ égal à 2 mm. On peut également éventuellement mettre en œuvre une étape d’hygiénisation du mélange filtré après l’étape d) de filtration. Après la réalisation des étapes susmentionnées, on peut stocker le mélange filtré et/ou la matière indésirable récupérée après filtration, en vue de leur utilisation en méthanisation par exemple, ou en compostage, etc. Par exemple, le rétentat peut être stocké dans un premier élément de stockage 120, et le filtrat peut être stocké dans un premier élément de stockage 122 qui ensuite peut être extrait via un moyen d’extraction 124. Il est à noter, par ailleurs, que chacune des étapes éventuelles d’hygiénisation comprend les sous-étapes successives suivantes : - chauffage du mélange à une température comprise entre 50 °C et 80 °C, de préférence à 70°C - maintien de cette température pendant une durée comprise entre 30 minutes et 48 heures, de préférence 1h minimum. Exemple Le tableau 1 suivant présente un mélange initial qui est passé au travers du système 10 ci-avant décrit, qui a en particulier été mis en contact avec un réactif enzymatique dont la composition est présentée ci-dessus, et qui a permis d’obtenir les filtrats et rétentats également indiqués dans le tableau 1 ci-dessous : [Tab 1] Les résultats contenus dans ce tableau ont été obtenus suite à la réalisation d’analyses sur des échantillons de deux litres (mélange initial avant traitement, filtrat et rétentat obtenus après mise en œuvre du procédé de traitement selon un exemple de réalisation de l’invention). Il est rappelé que le rétentat correspond aux matières qui sont retenues par le filtre. Le procédé illustré dans cet exemple notamment permet de concentrer la totalité de la matière indésirable dans le rétentat, cette matière indésirable étant préalablement contenue dans le mélange initial comprenant une portion dont la granulométrie est supérieure ou égale à 2 mm. Dans cet exemple, on note également un rétentat qui comprend de la matière indésirable présentant une granulométrie inférieure à 2 mm malgré la réalisation de l’étape d) de filtration réalisée avec un tamis rotatif présentant un seuil de coupure environ égal à 2 mm. Ce rétentat s'explique par l'agglomération, avant filtration, des particules entre elles ou avec des particules de taille plus élevées. En particulier, ce tableau montre l'efficacité du procédé dans la mesure où le filtrat obtenu est exempt de matières indésirables présentant une granulométrie supérieure à 2mm. Procédé de traitement d’un mélange, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) introduction, dans un réacteur, d’un mélange initial comprenant de la matière sèche et au moins une matière indésirable, la matière sèche étant présente dans ledit mélange à une concentration massique comprise entre 5 et 95% par rapport au poids total du mélange initial, b) ajout d’un réactif enzymatique dans le réacteur contenant ledit mélange initial, le réactif enzymatique comprenant au moins une enzyme à une concentration massique comprise entre 0,01% et 20% en poids par rapport au poids total de la matière sèche compris dans le mélange initial, c) mise en contact dudit mélange initial et dudit réactif enzymatique à une température comprise entre 10°C et 80 °C pendant une durée comprise entre 5 minutes et 72 heures pour obtenir un mélange liquéfié, d) filtration dudit mélange liquéfié pour séparer la matière indésirable du mélange et obtenir un mélange filtré, ladite filtration étant mise en œuvre par un moyen filtrant présentant un seuil de coupure compris entre 0,2 mm et 40 mm. Procédé selon la revendication 1, selon lequel la matière sèche est présente dans ledit mélange initial à une concentration massique comprise entre 10 et 45% par rapport au poids total dudit mélange initial. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, selon lequel la mise en contact dudit mélange initial et dudit réactif enzymatique à l’étape c) est réalisée à une température comprise entre 40°C et 60°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, selon lequel la mise en contact dudit mélange initial et dudit réactif enzymatique à l’étape c) est réalisée pendant une durée comprise entre 30 minutes et 48 heures. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, selon lequel le réactif enzymatique comprenant au moins une enzyme à une concentration massique comprise entre 0,05% et 5 % en poids par rapport au poids total de la matière sèche compris dans le mélange initial. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant en outre, avant l’étape b) d’ajout d’un réactif enzymatique, une étape d’hygiénisation du mélange initial. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant en outre, entre l’étape c) de mise en contact et l’étape d) de filtration, une étape d’hygiénisation du mélange liquéfié. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre, après l’étape d) de filtration, une étape d’hygiénisation du mélange filtré. Procédé selon l’une des revendications 6 à 8, selon lequel l’une ou plusieurs desdites étapes d’hygiénisation comprennent les sous-étapes successives suivantes : - chauffage du mélange à une température comprise entre 50 °C et 80 °C, - maintien de cette température pendant une durée comprise entre 30 minutes et 48 heures. Procédé selon l’une des revendications 1 à 9 selon lequel l’étape c) de mise en contact est maintenue pendant une durée comprise entre 30 minutes et 48 heures. Procédé selon l’une des revendications 1 à 10, selon lequel ladite ou au moins une enzyme est choisie parmi une hydrolase, en particulier parmi une lipase, une peptidase, une amylase ou une cellulase. Procédé selon l’une des revendications 1 à 11, selon lequel ledit seuil de coupure est compris entre 0,5 mm et 12 mm.