Ozonation : PSA ou LOX ?

 

Un générateur d’ozone produit de l’ozone à partir de l’oxygène (O2) présent dans l’air. La technologie la plus utilisée et la plus performante est celle utilisant la décharge électrique Corona. Dans le milieu industriel la version diélectrique est également présente. Cette décharge électrique va fragmenter les molécules d’oxygène (O2) en atomes d’oxygène (O). Ces atomes d’oxygène vont ensuite se combiner avec d’autres molécules d’oxygène (O2) présentes dans l’atmosphère pour former de l’ozone (O3).

Dans certaines situations, notamment dans le domaine industriel, il peut être nécessaire d’utiliser de l’oxygène pur ou atteignant une pureté d’au moins 95% pour générer de l’ozone.

Pour cela il existe deux solutions pour alimenter en oxygène pur un générateur d’ozone. Le générateur d’oxygène PSA (Pressure Swing Adsorption) ou l’oxygène liquide (LOX). Ces deux solutions fonctionnent bien évidemment mais le débat est toujours d’actualité quant au choix à privilégier !

 

PSA pour générateur d’ozone

 

Ce système produit de l’oxygène grâce à la technologie de séparation des gaz. L’acronyme PSA signifie Pressure Swing Adsorption. En français on parle de séparation par pressurisation alternée. Le principe est d’amener l’air présent dans l’environnement dans le système PSA où l’azote sera capté et éliminé. Ce système permet d’obtenir, au final, un oxygène quasiment pur dépassant les 95%.

Son fonctionnement plus en détail est le suivant :

1. Adsorption : Le mélange gazeux, tel que l’air ambiant, est introduit dans une colonne d’adsorption remplie d’un matériau adsorbant spécifique, généralement du charbon actif ou un tamis moléculaire. L’oxygène a une plus grande affinité d’adsorption que l’azote, ce qui signifie qu’il est plus facilement adsorbé par le matériau.
2. Adsorption sélective : Pendant la phase d’adsorption, l’oxygène est préférentiellement adsorbé sur le matériau adsorbant, tandis que l’azote et d’autres gaz restent moins adsorbés et passent à travers la colonne.
3.  Variation de pression : Une fois que la colonne d’adsorption est saturée en oxygène, la pression est réduite, ce qui libère l’oxygène adsorbé. Cette réduction de pression est souvent réalisée en utilisant une deuxième colonne qui fonctionne en parallèle à la première.
4. Désorption : La colonne qui a été soumise à une réduction de pression libère l’oxygène adsorbé, ce qui permet de le collecter comme produit final. Pendant ce temps, la deuxième colonne passe à la phase d’adsorption pour continuer le processus.
5. Cycle de régénération : Une fois que la première colonne a libéré l’oxygène adsorbé, elle passe par un processus de régénération pour éliminer les contaminants adsorbés et se préparer à la prochaine étape d’adsorption. Cela implique généralement une augmentation de la pression et une purge des gaz résiduels.

Le processus PSA permet donc de produire de l’oxygène concentré en alternant les étapes d’adsorption et de désorption sous des pressions variables. C’est un procédé efficace et largement utilisé dans les concentrateurs d’oxygène portables ou stationnaires pour fournir de l’oxygène supplémentaire à des fins médicales ou industrielles.

 

Génération d’ozone à partir de LOX

 

Cette technique permet d’obtenir de l’oxygène liquide basée sur la liquéfaction d’un gaz. Son utilisation est connue dans le secteur de l’aéronautique mais pas uniquement. L’oxygène liquide se présente souvent sous forme de bouteilles.

Il s’agit d’un oxygène qui a été refroidi à des températures très basses jusqu’à son point d’ébullition, qui est d’environ -183 degrés Celsius (-297 degrés Fahrenheit) à la pression atmosphérique. Lorsqu’il est maintenu à ces températures très basses, l’oxygène se transforme en phase liquide.

Cela le rend particulièrement utile dans des applications où des quantités importantes d’oxygène sont nécessaires, telles que l’industrie spatiale, les procédés industriels ou les applications médicales. Il doit être manipulé avec précaution en raison de sa température très basse.

 

 

Quel oxygène pour l’ozonation ?

 

Le choix d’une technologie ou d’une autre va dépendre des besoins et des attentes en matière de génération d’ozone.

Par expérience une solution LOX sera moins coûteuse si des installations nécessitent des générateurs d’ozone avec une production supérieure à 2 ou 3 kg/h. A partir de ce seuil la consommation électrique d’un couplage compresseur/PSA devient supérieure à l’option LOX.

En dessous de ce seuil le ration coût/disponibilité est en faveur du système PSA.

En conclusion il est difficile de déterminer à la base et avec exactitude l’intérêt d’une technologie par rapport à une autre. Il est toujours nécessaire de réaliser une étude au préalable pour des installations conséquente. La meilleure solution doit prendre en considération l’efficacité, la souplesse d’exploitation ainsi que les éventuelles incidences environnementales.

Nos services d’ingénierie, en liaison avec nos différents partenaires, réalisent les études nécessaires pour proposer la meilleure option possible à nos clients.