Nanobulles d’ozone : fonctionnement, avantages et applications industrielles

 

Les nanobulles d’ozone constituent une évolution technologique intéressante dans le domaine du traitement de l’eau par ozone. En réduisant la taille des bulles injectées jusqu’à quelques centaines de nanomètres, cette technologie permet d’améliorer certains phénomènes de transfert de matière et de prolonger la présence de l’ozone dans l’eau.

Toutefois, contrairement à certaines affirmations commerciales, les nanobulles ne remplacent pas les fondamentaux de l’ozonation. La qualité du générateur d’ozone, la concentration produite, la qualité de l’oxygène, le système d’injection, le temps de contact et le dimensionnement global restent les principaux facteurs de performance d’une installation.

Chez OXYTRADING, nous étudions les solutions intégrant les nanobulles lorsqu’elles présentent un réel intérêt technique et économique pour le procédé de nos clients.

 

Qu’est-ce qu’une nanobulle d’ozone ?

 

Une nanobulle est une bulle de gaz dont le diamètre est généralement inférieur à 200 nm (0,2 µm), soit plusieurs centaines de fois plus petite qu’une microbulle classique.

Dans le cas des nanobulles d’ozone, le gaz O₃ est dispersé sous forme de milliards de bulles extrêmement fines qui restent en suspension dans l’eau pendant une durée beaucoup plus importante que les bulles conventionnelles.

Leur très faible taille modifie plusieurs phénomènes physiques :

• surface d’échange gaz/liquide plus importante ;
• vitesse de remontée extrêmement faible ;
• temps de résidence élevé ;
• meilleure dispersion dans le volume d’eau ;
• forte probabilité de transfert complet de l’ozone vers la phase liquide.

 

Pourquoi les nanobulles améliorent-elles le transfert d’ozone ?

 

Lorsqu’une bulle classique est injectée dans l’eau, une partie importante de l’ozone remonte rapidement à la surface avant d’avoir pu être totalement dissoute.

Avec les nanobulles, le comportement est très différent :

• la vitesse de remontée devient quasiment nulle ;
• la surface spécifique augmente fortement ;
• l’ozone dispose de davantage de temps pour diffuser dans l’eau ;
• les pertes gazeuses diminuent.

Le rendement global de dissolution peut potentiellement être amélioré selon la qualité du générateur et le procédé utilisé.

 

Les nanobulles rendent-elles l’ozone plus puissant ?

 

La réponse est non. C’est factuel.

Une molécule d’ozone reste une molécule d’ozone. Son potentiel d’oxydation (2,07 V) est identique quelle que soit la technologie utilisée.

Les nanobulles n’augmentent donc pas le pouvoir oxydant intrinsèque de l’ozone. Elles permettent principalement de :

• mettre davantage d’ozone effectivement en solution ;
• augmenter le temps de contact avec les contaminants ;
• réduire les pertes d’ozone dans l’atmosphère ;
• obtenir une répartition plus homogène dans le volume traité.

L’amélioration observée provient donc essentiellement d’un meilleur transfert de matière.

Formation possible de radicaux hydroxyles

 

Certaines publications scientifiques montrent que lors de la disparition ou de l’effondrement de certaines nanobulles, des réactions locales peuvent favoriser la formation de radicaux hydroxyles (•OH).

Ces radicaux possèdent un pouvoir oxydant supérieur à celui de l’ozone. Cependant, leur quantité dépend fortement :

• de la technologie utilisée ;
• du pH ;
• de la température ;
• de la composition de l’eau ;
• des conditions hydrodynamiques.

Il est donc préférable de considérer cet effet comme un avantage potentiel plutôt qu’une garantie systématique.

 

Avantages des nanobulles d’ozone

 

Meilleur rendement de dissolution

Davantage d’ozone produit par le générateur est effectivement transféré dans l’eau.

 

Réduction des pertes gazeuses

Les émissions d’ozone résiduel vers les destructeurs d’ozone peuvent être réduites.

 

Répartition homogène

Les nanobulles diffusent dans l’ensemble du volume d’eau, limitant les zones peu traitées.

 

Action renforcée sur les biofilms

Une meilleure diffusion dans les réseaux d’eau peut améliorer l’action sur certains biofilms, en complément du pouvoir oxydant propre de l’ozone.

 

Possibilité de réduire certaines consommations

Selon les applications, une amélioration du transfert peut permettre d’atteindre les objectifs avec une quantité d’ozone injectée plus faible.

 

Applications industrielles

 

Les nanobulles peuvent être étudiées dans de nombreux secteurs :

• traitement des eaux industrielles ;
• réutilisation des eaux (REUT) ;
• industries agroalimentaires ;
• lavage de fruits et légumes ;
• aquaculture et pisciculture ;
• irrigation agricole ;
• tour de refroidissement ;
• réduction du biofilm ;
• traitement tertiaire des eaux usées ;
• dégradation de certains composés organiques ;
• laboratoires et unités pilotes.

 

Les nanobulles remplacent-elles une bonne conception d’installation ?

 

Absolument pas. Une installation performante repose avant tout sur :

• un générateur d’ozone industriel fiable ;
• une concentration élevée en ozone ;
• une alimentation en oxygène de qualité ;
• un temps de contact adapté ;
• une hydraulique correctement étudiée ;
• des systèmes de sécurité conformes ;
• un pilotage par analyseurs adaptés.

Les nanobulles constituent un complément technologique qui peut améliorer les performances de certains procédés, mais elles ne compensent pas un mauvais dimensionnement.

 

L’approche OXYTRADING

 

Chez OXYTRADING, nous privilégions une approche basée sur l’ingénierie plutôt que sur les effets d’annonce. Chaque projet fait l’objet d’une étude permettant de déterminer si l’intégration d’un générateur de nanobulles présente un intérêt réel. Selon les besoins, nous pouvons proposer :

• des systèmes d’ozonation conventionnels ;
• des systèmes à microbulles ;
• des systèmes à nanobulles ;
• des traitements combinant ozone, filtration, ultrafiltration, nanofiltration ou osmose inverse.

Notre objectif reste toujours le même : fournir la solution la plus performante techniquement et économiquement.

 

Conclusion

 

Les nanobulles d’ozone représentent une évolution intéressante pour optimiser le transfert de l’ozone dans l’eau. Elles peuvent améliorer le rendement de dissolution, limiter les pertes gazeuses et renforcer certaines performances de traitement.

Néanmoins, elles ne remplacent pas une conception rigoureuse du procédé d’ozonation. Les meilleurs résultats sont obtenus lorsque cette technologie est intégrée dans une installation correctement dimensionnée, adaptée à la qualité de l’eau et aux objectifs de traitement.

Grâce à son expertise en ingénierie de l’ozone, OXYTRADING accompagne les industriels dans le choix de la technologie la plus adaptée, qu’il s’agisse d’une solution conventionnelle ou intégrant les nanobulles.