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Réactivation des charbons saturés utilisés pour l'élimination des PFAS

Le charbon actif est une technologie éprouvée pour l'élimination, par adsorption, des molécules PFAS de l'eau potable brute ou des eaux résiduaires sans formation de produits dérivés potentiellement toxiques.

La réactivation thermique, un processus à haute température, minéralise les molécules de PFAS adsorbées sur le charbon actif afin d’éliminer ces contaminants persistants du cycle de l’eau. Au cours de ce processus, le charbon actif saturé peut être récupéré et donc réutilisé. Chemviron réactive depuis plus de 15 ans des charbons saturés contenant des PFOS, des PFOA et d’autres PFAS.

Chemviron traite le charbon saturé dans des fours de réactivation thermique dédiés, à haute température, afin de retrouver les niveaux d’activité d’adsorption requis pour l’application et de minéraliser les espèces PFAS organiques adsorbées. Ces fours de réactivation thermique sont des unités spécialement conçues à cet effet, qui répondent aux exigences environnementales locales.

Il existe une différence significative entre le processus de réactivation du charbon et celui de la régénération du charbon, les deux termes étant parfois utilisés de manière interchangeable.

Réactivation du charbon saturé

La réactivation du charbon consiste à réactiver le charbon saturé dans un four à soles multiples ou un four rotatif en volatilisant et en détruisant les contaminants adsorbés et en redonnant au charbon actif une qualité réutilisable. Tous les charbons actifs saturés sont soumis à un contrôle de qualité afin d’établir les conditions de réactivation appropriées pour ces types de charbons actifs saturés.

La température de réactivation et les exigences en matière de débit d’alimentation peuvent varier en fonction des caractéristiques de charge adsorbée du charbon saturé traité. Les températures des fours de réactivation industriels se situent généralement autour de 900-950°C, ce qui est similaire aux conditions d’incinération mais dans un environnement pauvre en oxygène.

La procédure opérationnelle actuelle pour la réactivation du charbon actif chargé en PFAS est régulièrement révisée et peut être résumée comme suit :

  • La destruction des adsorbats sur le charbon actif saturé est un processus en deux étapes. Tout d’abord, les adsorbats sont volatilisés ou désorbés de la surface du charbon. Une partie des contaminants désorbés est détruite dans le four de réactivation.
  • Les adsorbats qui sont enlevés et non détruits dans le four sont aspirés à travers un système de réduction, qui consiste en un oxydateur thermique/une postcombustion, un laveur de gaz acides et un dépoussiéreur à sacs filtrants. Le système de réduction est conçu pour détruire les matières organiques avec une efficacité d’au moins 99 %, pour neutraliser les gaz acides formés au cours du processus et pour capturer les particules. L’efficacité et la fonctionnalité du système de réduction sont vérifiées par des tests en cheminée approuvés et vérifiés par l’agence environnementale locale.

 

Notre processus de réactivation est très différent d’un processus de “régénération”. La régénération du charbon n’a pas les mêmes exigences de température que le processus de réactivation de Chemviron et peut être effectuée avec de la vapeur ou de l’azote chaud qui dépasse rarement 100°C.  Par conséquent, les charbons actifs qui ont subi un processus de régénération restent partiellement usés et contiennent une partie, voire la totalité, des adsorbats d’origine.

Il existe un certain nombre de références bibliographiques et de données de tiers qui confirment la destruction des PFAS à des températures similaires à nos conditions de réactivation. Voici quelques exemples à titre de référence :

  • Une étude portant sur du charbon saturé utilisé dans le traitement de l’eau potable et contenant des PFAS a montré qu’aucun PFAS ne restait sur le charbon à des températures supérieures à 700°C dans l’azote. [i] 
  • Un certain nombre d’études indiquent que les PFAS et les polymères fluorés sont efficacement détruits dans des conditions similaires à la réactivation. [ii], [iii]
  • Il a été démontré que l’APFO et ses différents sels sont complètement détruits à des températures de 350°C. [iv], [v]
  • Le SPFO serait complètement détruit à 600°C. [vi], [vii]
  • Une étude sur la stabilité thermique des PFAS sur les CAG saturés a conclu que “…une destruction thermique efficace des PFAS lors de la réactivation des CAG dans du CO2/N2 ou lors de l’incinération/combustion de matériaux chargés en PFAS (par exemple, les déchets ménagers) est très probable à condition que des températures élevées (≥ 700°C) soient utilisées”. [viii]
  • La structure poreuse et électronique du charbon actif augmenterait le degré de décomposition des PFAS adsorbés au cours du traitement thermique. [ix]
 

Sur la base d’importants travaux de R&D réalisés en interne et par des tiers, ainsi que de diverses références bibliographiques, Chemviron est persuadé que les PFAS sont désorbés et éliminés par le processus de réactivation de Chemviron.

Si vous avez des questions ou des préoccupations, n’hésitez pas à nous contacter. 

i Watanabe, N., Takemine, S., Yamamoto, K., Haga, Y., Takata, M. Residual organic fluorinated compounds from thermal treatment of PFOA, PFHxA and PFOS adsorbed onto granular activated carbon (GAC). Journal of Material Cycles and Waste Management, 2016, 18:625–630.

ii Yamada, T., Taylor, P. H., Buck, R. C., Kaiser, M. A., Giraud, R. J. Thermal degradation of fluorotelomer treated articles and related materials. Chemosphere, 2005, 61(7), 974 – 984.

iii Lemieux, P. M., Strynar, M., Tabor, D. G., Wood, J., Cooke, M., Rayfield, B., Kariher, P. Emissions of fluorinated compounds from the combustion of carpeting. Proceedings of the 2007 International Conference on Incineration and Thermal Treatment Technologies, Phoenix, AZ.

iv Krusic, P. J., and Roe, D. C. Gas-phase NMR technique for studying the thermolysis of materials: Thermal decomposition of ammonium perfluorooctanoate. Analytical Chemistry, 2004, 76(13), 3800–3803.

v Krusic, P. J., Marchione, A., Roe, D. C. Gas-phase NMR studies of, the thermolysis of perfluorooctanoic acid. Journal of Fluorine Chemistry, 2005, 126(11-12), 1510–1516.

vi Office of Pollution Prevention & Toxics, Docket AR226-1366, ed. Laboratory-Scale Thermal Degradation of Perfluorooctanyl Sulfonate and Related Substances. Washington DC: US Environmental Protection Agency, 2003, 13.

vii Office of Pollution Prevention & Toxics, Docket AR226-1367, ed. Final Report: Laboratory-Scale Thermal Degradation of Perfluoro-Octanyl Sulfonate and Related Substances. Washington DC: US Environmental Protection Agency, 2003, 142.

viii Xiao, F., Sasi, P. C., Yao, B., Kubatova, A., Golovko, S. A., Golovko, M. Y., Soli, D. Thermal stability and decomposition of perfluoroalkyl substances on spent granular activated carbon. Environmental Science & Technology Letters, 2020, 7, 343-350.

ix Baghirzade B.S., Zhang y., Reuther J.F., Saleh N.B. Venkatesan A.K., Apul O. G. Thermal regeneration of spent granular activated carbon to break the forever PFAS Cycle. Environmental Science & Technology, 2021, 55, 9, 5608 – 5619.

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