# Potentialités de l'oxydation hydrothermale (OHT) pour le traitement des effluents organiques toxiques

J.C. Ruiz, Antoine Leybros, Pierre Venditti, Alexandre Gaillard

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J.C. Ruiz, Antoine Leybros, Pierre Venditti, Alexandre Gaillard. Potentialités de l'oxydation hydrothermale (OHT) pour le traitement des effluents organiques toxiques. SFGP 2024 - 19e Congrès de la Société Française de Génie des Procédés, Oct 2024, Deauville, France. hal-04756019

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Submitted on 19 Feb 2026

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# Potentialités de l'Oxydation HydroThermale (OHT) pour le traitement des effluents organiques toxiques

Jean-Christophe RUIZ¹, Antoine LEYBROS¹, Pierre VENDITTI¹ et Alexandre GAILLARD¹

¹ CEA, DES, ISEC, DMRC, Univ Montpellier, Marcoule, France

jean-christophe.ruiz@cea.fr

## RESUME

L'Oxydation HydroThermale (OHT) est un procédé de traitement d'effluents organiques purs ou dilués dans l'eau. Dans la gamme de pression et de température de l'eau SuperCritique (SC), au-delà de 374°C/221 bar, l'eau de très faible viscosité se comporte ainsi comme un solvant apolaire. Les composés organiques sont facilement dissous en présence d'un oxydant généralement de l'air.

Ces propriétés particulières permettent de minéraliser 99,99% de déchets organiques pouvant contenir une charge minérale significative (5 – 20 %). Ces taux de destruction importants sont obtenus avec des temps de séjour très courts(<min). Les composés organiques sont totalement convertis en dioxyde de carbone, en azote et en eau. La présence d'éléments azotés, chlorés, soufrés ou phosphorés conduit à la production d'azote gazeux ou d'acides minéraux (HCl, H₂SO₄, H₃PO₄) dissous dans la phase aqueuse. Les émissions gazeuses de dioxine, d'oxydes d'azote ou de soufre sont inexistantes. Les métaux lourds sont convertis sous forme de particules d'oxydes ou d'hydroxydes insolubles.

Les procédé OHT s'appliquent à une grande variété de déchets organiques conventionnels ou industriels. Ces déchets peuvent être composés exclusivement de CHON ou bien plus complexes avec la présence d'hétéroatomes (Cl, P, F, S, ...). Des déchets complexes ont été traités industriellement : cellulose, charbon, effluents chimiques toxiques ou pharmaceutiques avec des taux de destruction supérieurs à 99,99%.

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Fig. 1. Fonctionnement d'un procédé d'oxydation hydrothermale</figcaption></figure>

Le réacteur à double enveloppe agité développé par le CEA, dont le principe est décrit dans la littérature [1-3] a démontré ses performances pour le traitement par OHT de nombreux déchets organiques tels que les polyéther ou alcanes linéaires, solvants organophosphorés et résines échangeuses d'ions. Ce procédé innovant peut offrir une solution intéressante pour la destruction de déchets organiques dangereux de fort ou de faible Pouvoir Calorique Inférieur (PCI).

Ce concept de réacteurs permet la gestion de l'exothermie de réaction et sont peu sensibles aux phénomènes d'emballement réactionnel. L'écoulement piston permet d'éviter les accumulations de matières combustibles et la conduite du procédé est facilitée avec la surveillance de la température et la pression opératoire.

Une enceinte sous pression regroupant les zones de réaction et de refroidissement permet de garantir un écoulement turbulent afin de favoriser les transferts thermiques et une cinétique de réaction rapide (Figure 4).
<figure><img src="image_4.png" /></figure>

L'utilisation d'une enveloppe de confinement interne non soumise aux contraintes de pression permet d'éviter la mise en contact du déchet organique à minéraliser avec l'autoclave en acier inoxydable, en confinant la réaction d'OHT à l'intérieur d'un tube en titane résistant à la corrosion [4]. Dans le tube de confinement, un moyen d'agitation réalisé avec le même matériau permet d'éviter une sédimentation des sels insolubles. L'ensemble, tube de confinement et agitateur, constitue un équipement aisément modulable en fonction de la nature du déchet à traiter.

<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>Fig. 2. Schéma du procédé d'OHT</figcaption></figure>

La géométrie compacte de ce type de réacteur d'OHT autorise un encombrement réduit en regroupant les zones de chauffage et de refroidissement. Cet encombrement réduit a notamment permis son intégration dans un environnement nucléarisée (procédé DELIS / DELOS) [5].

Dans ce contexte, la démonstration de la fiabilité a été effectuée en totalisant 5 000 h de fonctionnement dans un contexte industriel avec des campagnes régulières en 3x8. Au travers de ces avancées technologiques et grâce à une compréhension fine des mécanismes, la capitalisation du savoir-faire du CEA sur des effluents organiques radioactifs peut maintenant s'étendre à d'autres effluents chimiques potentiellement toxiques dans différentes industries (pharmaceutique, etc).

## MOTS-CLES DU THEME

*Environnement, Maîtrise des risques industriels, Fluides Supercritiques.*

## MOTS-CLES LIBRES

*Procédés d'oxydation hydrothermale, Traitement de déchets organiques dangereux, Eau supercritique.*

## REFERENCES

[1] C. Joussot-Dubien, G. Didier, H.A. Turc, 2001, Procédé et dispositif pour l'oxydation en eau supercritique de matières, *World Patent WO 0230836*.

[2] Y. Calzavara, C. Joussot-Dubien, H.A. Turc, E. Fauvel, S. Sarrade, 2004, A new reactor concept for hydrothermal oxidation, *Journal of Supercritical Fluids*, 31, pp.195-206.
https://doi.org/10.1016/j.supflu.2003.11.001

[3] A. Leybros, A. Roubaud, P. Guichardon, O. Boutin, B. Fournel, 2010, Ion exchange resins destruction in a stirred supercritical water oxidation reactor, *Journal of Supercritical Fluids*, 51, pp. 369-375.
https://doi.org/10.1016/j.supflu.2009.08.017

[4] P.A. Marrone, G.T. Hong, 2009, Corrosion control methods in supercritical water oxidation and gasification processes, *Journal of Supercritical Fluids*, 51, pp. 83-103.

[5] J.C. Ruiz, H.A. Turc, A. Leybros, 2018, Réacteur pour le traitement oxydation hydrothermale d'une matière organique dans un milieu réactionnel, *FR 3082439*, France.