Charbon actif en poudre et charbon actif granulaire : différences à connaître

Différences fondamentales dans la structure physique

Lorsqu'il s'agit de charbon actif, l'une des principales façons de distinguer les différents types consiste à examiner leur taille de particule. Le charbon actif en poudre, ou PAC en abrégé, est extrêmement fin. Ses particules mesurent généralement moins de 0,2 mm de diamètre. Il est si fin qu'il ressemble à une poussière. Cela le rend idéal pour absorber rapidement des substances dans un liquide. En revanche, le charbon actif granulaire, GAC, a des particules plus grandes, allant de 0,2 à 5 mm. Ces particules présentent une structure poreuse irrégulière. Cette structure est parfaite pour les systèmes de filtration de gaz car elle permet des temps de contact plus longs avec le gaz. La différence de taille influence également leur comportement dans les fluides. Le PAC flotte dans une solution liquide, tandis que le GAC fonctionne mieux lorsqu'il est installé dans un réacteur à lit fixe.

Efficacité opérationnelle dans les systèmes de traitement de l'eau

Maintenant que nous connaissons les différences physiques entre le PAC et le GAC, voyons comment ils fonctionnent dans les systèmes de traitement de l'eau. Les usines municipales d'eau doivent souvent décider d'utiliser le PAC ou le GAC en fonction du type de contaminants présents dans l'eau. Le PAC est très efficace dans les situations d'urgence lorsqu'il est nécessaire d'éliminer rapidement les contaminants. Par exemple, il est excellent pour traiter les toxines algales saisonnières ou les résidus pharmaceutiques qui peuvent soudainement apparaître dans l'eau. Il peut se disperser immédiatement dans l'eau, ce qui aide au processus d'élimination. Le GAC, en revanche, est une solution à long terme. Il dispose de lits de filtration permanents qui offrent une protection continue. Il est particulièrement efficace pour éliminer les composés organiques persistants comme les pesticides. Des études récentes ont montré que le PAC peut réduire les composés organiques volatils (COV) de 85 à 92 % en seulement 15 minutes. Mais le GAC peut atteindre plus de 95 % d'élimination, bien qu'il nécessite un temps de contact plus long, généralement environ 48 heures.

Considérations sur les coûts à travers les phases du cycle de vie

Nous avons vu comment le PAC et le GAC se comportent dans le traitement de l'eau, mais le coût est également un facteur important. Lors de leur achat initial, le PAC est moins cher. Il coûte généralement entre 1,50 et 2,50 dollars par kilogramme, tandis que le GAC est plus coûteux, dans la plage de 3 à 5 dollars par kilogramme. Cependant, si vous examinez l'ensemble du cycle de vie de ces charbons actifs, la situation change. Le GAC peut être régénéré. Dans les systèmes de réactivation thermique, il peut être réutilisé 3 à 5 fois. Cela peut vraiment réduire les coûts à long terme, en particulier pour les opérations qui fonctionnent en continu. Le PAC, en revanche, est un produit à usage unique. Il peut donc être plus rentable pour les processus par lots où les événements de contamination ne se produisent pas fréquemment. Lorsque les utilisateurs industriels réfléchissent à celui qu'ils doivent utiliser, ils doivent prendre en compte des aspects tels que la fréquence à laquelle ils doivent ajouter du carbone, le coût de l'élimination des déchets et s'ils doivent mettre en place une infrastructure pour la réactivation du carbone.

Spécificités des applications industrielles

Le coût est important, mais différentes industries utilisent également le PAC et le GAC de manière différente. Dans l'industrie agroalimentaire, le PAC est souvent le choix privilégié pour la décoloration. C'est parce qu'en traitement par lots, il est facile de contrôler la quantité de PAC que vous ajoutez. Dans l'industrie pétrochimique, les cartouches de GAC sont vraiment utiles. Elles sont utilisées dans des systèmes continus de récupération de vapeur. Le GAC peut bien gérer des conditions de haute pression grâce à sa structure robuste. Dans les applications émergentes comme la purification du biogaz, le GAC peut continuer à enlever 98 % de l'hydrogène sulfuré (H2S) pendant 6 à 9 mois. Mais si vous utilisez le PAC dans des systèmes de lessivage pour la purification du biogaz, vous devez l'ajouter en petites quantités chaque heure. Donc, le choix entre le PAC et le GAC dans les applications industrielles dépend vraiment de la continuité du processus et du niveau de contamination.

Exigences en matière d'entretien et de manipulation

Nous avons vu comment différentes industries utilisent le PAC et le GAC, mais il existe également des différences dans la manière dont ils doivent être entretenus et manipulés. Les systèmes GAC nécessitent beaucoup d'infrastructure. Il vous faut des réservoirs sous pression pour contenir le GAC, des pompes de rinçage inverse pour le nettoyer, et des réactivateurs thermiques pour restaurer son efficacité. Cela signifie que vous avez besoin d'un espace dédié dans l'usine pour tout cet équipement, et vous avez également besoin de techniciens qui savent s'en servir. Les applications PAC, en revanche, nécessitent des systèmes précis de préparation de la suspension avec des injecteurs spéciaux qui ne se boucheront pas. Mais l'avantage, c'est qu'il n'est pas nécessaire de dépenser autant d'argent pour l'équipement. La sécurité est également différente pour chacun. Lorsque l'on travaille avec le PAC, il faut faire attention à prévenir les explosions de poussière. Avec le GAC, la principale préoccupation est d'empêcher les particules de s'user dans les systèmes de flux. Et lorsqu'il s'agit de se débarrasser du carbone utilisé, le PAC doit être desséché avant d'être jeté, tandis que le GAC peut être régénéré dans un processus en vrac.

Sélectionner le format en carbone optimal

L'entretien et la manipulation sont des aspects importants, mais comment choisissez-vous réellement entre le PAC et le GAC ? Les ingénieurs de procédés doivent examiner sept éléments clés. Premièrement, ils doivent savoir quel type de contaminants se trouve dans l'eau et en quelle quantité. Deuxièmement, ils doivent déterminer combien des contaminants doivent être éliminés. Troisièmement, ils doivent prendre en compte comment le débit de l'eau ou du gaz change. Quatrièmement, ils doivent voir combien de temps le charbon peut être en contact avec les contaminants. Cinquièmement, ils doivent réfléchir à la manière dont ils vont se débarrasser des déchets. Sixièmement, ils doivent travailler dans leur budget. Et septièmement, ils doivent considérer l'espace dont ils disposent. Si vous avez une opération par lots où il y a des pics occasionnels de contamination, la flexibilité du PAC en fait un bon choix. Mais si vous avez un processus continu avec un débit constant, le GAC peut vous offrir un meilleur retour sur investissement. Certaines personnes commencent également à utiliser des systèmes hybrides. Ils utilisent le GAC pour la protection régulière continue et ont la possibilité d'injecter du PAC lorsqu'ils ont une période de forte demande.