Evonik fait avancer la transformation verte avec l'électrodialyse
Un processus électrochimique convertit les sels en matières premières précieuses
Evonik fait des recherches pour rendre l'électrodialyse disponible à l'échelle industrielle pour la transformation verte de l'Industrie chimique. Les scientifiques prévoient un meilleur accès aux matières premières clés sur une base circulaire et des processus plus simples et plus efficaces qui nécessitent moins de matières premières. Grâce à l'électrodialyse, les sels présents dans de nombreux processus chimiques peuvent être séparés et transformés en produits de départ précieux. Evonik développe actuellement ses activités dans le domaine de l'électrochimie. Au cours des cinq prochaines années, l'entreprise investira un montant à deux chiffres en millions d'euros dans sa plateforme de processus et de produits électrochimiques. Une vingtaine d'employés y travaillent à Hanau (Allemagne) et à Shanghai (Chine).
Patrik Stenner, expert d'Evonik pour les processus et produits électrochimiques, y voit un énorme potentiel. "Nous estimons que l'électrodialyse peut nous aider à rendre environ 20 % de nos processus plus efficaces et plus respectueux de l'environnement". Cela comprend la réduction de la consommation d'énergie, la réduction de l'utilisation des matières premières, la réduction des émissions de CO2 et la réduction de l'impact sur l'environnement, par exemple, par les charges de sel. Dans le même temps, M. Stenner voit des avantages économiques spécifiques : "En fonction des prix des matières premières et de l'électricité, la récupération des matières premières à partir des charges de sel est financièrement intéressante.
Les sels sont produits, par exemple, lors de l'ajustement du pH, une étape clé dans de nombreux processus chimiques. Le pH indique le degré d'acidité ou d'alcalinité d'une solution et peut être ajusté en ajoutant des solutions alcalines ou de l'acide.
Grâce à l'électrodialyse, les matières premières telles que la soude caustique et l'acide sulfurique peuvent désormais être récupérées à partir des sels qui en résultent, tels que le sulfate de sodium, même dans des solutions très diluées. Les premières estimations basées sur des analyses du cycle de vie montrent que l'empreinte carbone de la soude caustique ainsi récupérée est inférieure d'environ deux tiers à celle de la soude caustique produite de manière conventionnelle. L'utilisation d'électricité verte pour l'électrodialyse permet d'obtenir une amélioration significative supplémentaire. Les ingénieurs d'Evonik vont encore plus loin : À l'avenir, ils veulent éviter complètement l'utilisation de solutions alcalines et d'acides pour régler le pH, mais plutôt régler le pH directement par électrodialyse.
L'électrodialyse est déjà utilisée dans l'industrie alimentaire depuis une vingtaine d'années pour réguler la teneur en acide des jus et des vins. Son mode d'action est connu depuis longtemps. Un courant électrique dans une cellule d'électrolyse provoque la migration des ions salins dissous dans l'eau. Dans le cas du sulfate de sodium, par exemple, le cation sodium chargé positivement migre vers la cathode chargée négativement. L'anion sulfate, chargé négativement, est attiré par l'anode, chargée positivement. Grâce à une série de membranes échangeuses d'ions bipolaires, les cations et les anions peuvent être séparés et concentrés. Dans le même temps, le courant électrique sépare l'eau en protons (H+) et en ions hydroxyde (OH-), qui peuvent également être séparés à l'aide de la membrane échangeuse d'ions bipolaire. Le sulfate de sodium et l'eau peuvent ainsi produire de la soude caustique et de l'acide sulfurique.
"Le défi pour nous est de réaliser l'électrodialyse à l'échelle industrielle", explique M. Stenner, ingénieur en génie des procédés et chef de groupe au sein de l'unité Technologie des procédés. Stenner : "On est encore loin d'un procédé standard pour l'industrie chimique. Il n'existe pas encore d'installations toutes faites". La technologie doit être adaptée à chaque application et à la substance à séparer. Selon M. Stenner, la membrane elle-même et sa durée de vie constituent un autre défi.
Les experts en technologie des procédés d'Evonik travaillent sur la réalisation à l'échelle industrielle et proposent des solutions pour des processus de production spécifiques. En voici un exemple : Une étape de la production d'isophorone diamine, utilisée dans les éoliennes, génère du sulfate d'ammonium. À l'avenir, l'électrodialyse pourrait être utilisée pour récupérer l'ammoniac et l'acide sulfurique. Les premiers essais dans une installation pilote sont prometteurs.
Un autre exemple est la production de silice précipitée, utilisée dans les pneus à économie d'énergie. Une partie des acides et des lessives et sels contenant du sodium utilisés dans ce processus pourraient être utilisés dans un cycle fermé à l'aide de l'électrodialyse. Evonik étudie la possibilité d'utiliser cette technologie dans une usine de démonstration l'année prochaine. Cela permettrait d'obtenir les données nécessaires à la mise à l'échelle du processus de production. L'objectif est d'utiliser de manière répétée des matières premières dont l'empreinte carbone est importante, ce qui aiderait les clients de l'industrie du pneu à atteindre leurs objectifs en matière de développement durable.
Evonik a regroupé son expertise en matière de procédés électrochimiques au sein d'une plateforme technologique. Outre l'électrodialyse, les scientifiques travaillent, par exemple, à la production d'acides carboxyliques à partir de matériaux d'origine biologique. Ils développent également des matériaux pour améliorer l'efficacité des méthodes électrochimiques telles que l'électrolyse de l'eau pour produire de l'hydrogène vert. Stenner : "La plateforme pour les procédés et produits électrochimiques rassemble des technologies clés qui font avancer la transformation de l'industrie chimique vers la neutralité climatique et une plus grande durabilité."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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