Oxygène PSA ou oxygène liquide : quelle solution choisir pour votre installation d’ozonation ?
La qualité de l’oxygène alimentant un générateur d’ozone influence directement les performances, les coûts d’exploitation et la fiabilité d’une installation d’ozonation.
Dans l’industrie, deux solutions dominent le marché :
- les concentrateurs d’oxygène PSA (Pressure Swing Adsorption) ;
- l’oxygène liquide (LOX).
Chaque technologie possède ses avantages et ses limites. Le choix dépend principalement du débit d’ozone souhaité, des contraintes du site, de la disponibilité des livraisons et des objectifs économiques à long terme.
Chez OXYTRADING, nous constatons régulièrement que le choix entre PSA et oxygène liquide est souvent plus stratégique que le choix du générateur d’ozone lui-même.
Pourquoi utiliser de l’oxygène pour produire de l’ozone ?
L’ozone est produit par décharge corona à partir d’oxygène.
Plus la pureté de l’oxygène est élevée :
- plus la concentration d’ozone est importante ;
- plus le rendement énergétique est élevé ;
- moins les cellules d’ozonation s’encrassent ;
- plus la stabilité de production est importante.
L’utilisation d’air sec reste possible sur certaines petites installations, mais la majorité des applications industrielles utilisent aujourd’hui de l’oxygène concentré ou liquide.
Le PSA : produire son oxygène sur site
Un PSA (Pressure Swing Adsorption) produit de l’oxygène directement sur le site à partir de l’air ambiant.
L’air est comprimé puis passe dans des colonnes contenant un tamis moléculaire qui retient principalement l’azote.
Le résultat est un oxygène généralement compris entre 90 et 95 % de pureté.
Les avantages du PSA
Autonomie totale
Aucune livraison d’oxygène n’est nécessaire. Le site produit son oxygène 24h/24.
Réduction des coûts logistiques
Pas de camion citerne, pas de location de cuve cryogénique et pas de dépendance vis-à-vis d’un fournisseur de gaz.
Sécurité d’approvisionnement
Particulièrement intéressant pour :
- les stations d’épuration ;
- les industries ;
- les exploitations agricoles ;
- les sites isolés et/ou difficilement accessibles.
Investissement rapidement amortissable
Pour les installations fonctionnant plusieurs milliers d’heures par an, le PSA devient souvent la solution la plus économique.
Les « limites » du PSA
Pureté plus faible
Un PSA fournit généralement entre 90 et 95 % d’oxygène. La concentration maximale d’ozone obtenue reste donc légèrement inférieure à celle produite avec de l’oxygène liquide.
Consommation électrique
Le PSA nécessite :
- un compresseur ;
- un sécheur ;
- une maintenance périodique.
L’oxygène liquide (LOX)
L’oxygène liquide est produit industriellement puis livré par camion citerne.
Il est stocké dans une cuve cryogénique sur site avant d’être vaporisé puis envoyé vers le générateur d’ozone.
Les avantages du LOX
Très haute pureté
Le LOX présente généralement une pureté comprise entre 99 et 99,5 %.
Cette pureté permet :
- des concentrations d’ozone plus élevées ;
- un meilleur rendement énergétique ;
- une réduction d’éventuels sous-produits
Pas de production locale
Aucun PSA, aucun compresseur dédié et très peu de maintenance.
Solution adaptée aux gros débits
Le LOX est particulièrement utilisé pour :
- les usines d’eau potable ;
- les stations d’épuration ;
- les installations municipales ;
- les unités d’ozonation de plusieurs kilogrammes d’ozone par heure.
Les « limites » du LOX
Dépendance aux livraisons
Le fonctionnement dépend directement des approvisionnements du fournisseur de gaz.
Location ou achat d’une cuve
La présence d’une cuve cryogénique implique des coûts supplémentaires et certaines contraintes réglementaires.
Coût variable
Le prix de l’oxygène liquide dépend notamment :
- du prix de l’énergie ;
- de la localisation du site ;
- des volumes consommés.
À partir de quel débit choisir un PSA ?
Dans de nombreuses applications industrielles, le PSA reste très compétitif jusqu’à plusieurs kilogrammes d’ozone par heure.
Pour les très fortes consommations d’oxygène, le LOX peut devenir économiquement pertinent.
Chaque projet doit néanmoins faire l’objet d’une étude technico-économique prenant en compte :
- le nombre d’heures de fonctionnement ;
- le prix local de l’électricité ;
- le coût du LOX ;
- les contraintes logistiques ;
- les objectifs de production d’ozone.
Le véritable sujet : l’ingénierie globale
Une erreur fréquente consiste à comparer uniquement le coût du PSA et celui du LOX.
Pour optimiser une installation d’ozonation, il faut également considérer :
- le rendement du générateur d’ozone ;
- le système d’injection ;
- le transfert de masse ;
- le temps de contact ;
- la pression de fonctionnement ;
- la sécurité ;
- les coûts de maintenance.
Chez OXYTRADING, nous constatons régulièrement que l’optimisation du réacteur de contact et du transfert d’ozone permet souvent de générer davantage d’économies qu’un simple changement de source d’oxygène.
Notre conclusion
Le PSA constitue généralement la solution privilégiée pour les industriels recherchant autonomie, maîtrise des coûts et indépendance vis-à-vis des fournisseurs de gaz.
L’oxygène liquide conserve cependant tout son intérêt pour les très gros débits ou les applications nécessitant les plus fortes concentrations d’ozone.
Le choix final doit toujours résulter d’une analyse globale intégrant les performances attendues, les contraintes du site et les coûts d’exploitation à long terme.
