Traitement et récupération des solvants hydrocarbures dans les eaux usées industrielles pharmaceutiques

MPPE (Macro porous polymer extraction) est la technologie de Veolia pour l'élimination des hydrocarbures des eaux usées des industries pharmaceutiques par extraction à polymères macro-poreux.

Pour les Responsables HSE, les stations de traitement des eaux usées (STEP) des industries pharmaceutiques sont aujourd'hui de plus en plus considérées comme une nouvelle ressource de services publics et de sous-produits ; elles ne sont plus seulement des installations de traitement en bout de chaîne des déchets de production avant élimination, auxquelles prêter attention uniquement pour des activités de maintenance visant la conformité aux limites de rejet. Les eaux usées pharmaceutiques sont complexes et différentes d'une production à l'autre, en termes quantitatifs et de fréquence (elles peuvent être produites en continu ou par lots) et qualitatifs (plus ou moins dégradables). Un audit de la seule STEP est souvent également proposé, pour disséquer l'installation, dans le but d'enquêter sur les sources de toxicité, et enfin pour identifier dans quelles sections intervenir avec des actions d'amélioration du traitement existant ; en complément, des essais en laboratoire sont effectués sur des échantillons composites ou des installations pilotes à échelle réduite pour vérifier ensuite que la filière de traitement identifiée est la plus optimisée et efficace.

Par exemple, pour la toxicité des effluents due à certains composés, à des résidus d'API, ou de solvants utilisés en production et dans la synthèse, les responsables d'installations sont toujours à la recherche de technologies d'amélioration pour la mise à niveau de l'installation existante, pour éviter les dépassements de limites, ou pour la récupération des eaux, et donc une moindre consommation d'eau supplémentaire provenant de puits ou de l'approvisionnement du réseau d'eau. Clairement, les espaces sont souvent réduits, et les consommations énergétiques doivent également être contenues, de préférence inférieures aux actuelles.

La présence d'hydrocarbures en production dépend des caractéristiques du processus, tandis que leur utilisation est certainement plus répandue dans les laboratoires R&D, dans la biotechnologie, et dans les processus de production d'API par synthèse chimique. En général, dans l'industrie pharmaceutique, au moins plus de 30 solvants sont utilisés régulièrement, tels que les solvants chlorés, le dichlorométhane pour l'extraction de vitamines et d'antibiotiques, l'éthanol et le méthanol, les solvants polaires comme l'acétone, l'IPA GMP utilisé pour la préparation de solides oraux ou comme dans les désinfectants et crèmes pour la peau, ainsi que des composants aromatiques comme les BTEX parmi lesquels le toluène, avec lequel MPPE^TM dispose de plusieurs installations avec des résultats d'élimination de 99,9 %. Les limites de rejet de ces substances sont strictes, et à l'avenir, une attention toujours plus grande leur sera accordée. De plus, en regardant les objectifs et les principes de durabilité de l'entreprise, les hydrocarbures sont parmi les premières substances des eaux usées auxquelles se consacrer.

Comme solution de traitement des effluents avec hydrocarbures, on pense communément à la distillation en colonnes, mais cela conduit à des installations avec des OpEx élevés pour la consommation d'énergie, et les colonnes nécessitent une activité périodique de nettoyage qui interrompt la continuité de service. Nasce donc le besoin de solutions alternatives plus efficaces et durables.

MPPE™ et le processus d'extraction

La technologie Macro Porous Polymer Extraction (MPPE) de Veolia est une solution à haute efficacité pour l'élimination des hydrocarbures dissous et dispersés dans les eaux usées. C'est un processus automatique, avec un engagement minimal de ressources opérationnelles, sans utilisation de produits chimiques, et qui ne produit ni boues ni gaz de déchets. Il s'agit d'un liquide ayant une forte affinité avec les hydrocarbures, fixé à l'intérieur d'un lit de billes de polymères poreux. Lorsque les eaux usées passent à travers ce lit, les hydrocarbures migrent de la phase aqueuse vers le liquide d'extraction. L'eau ainsi purifiée peut être traitée davantage, réutilisée ou acheminée vers le rejet.

Lorsque le liquide d'extraction est saturé d'hydrocarbures, il est périodiquement régénéré en le chauffant avec de la vapeur à basse pression à 112°C. Les hydrocarbures contenus dans le liquide d'extraction sont ensuite condensés et éliminés en phase liquide dans un séparateur. Près de 100 % des hydrocarbures sont éliminés. L'installation est constituée de deux colonnes de processus MPPE^TM , pour garantir un fonctionnement en parallèle et en continu entre extraction et régénération. Le flux d'eaux usées est acheminé vers le second lit d'extraction pendant la régénération de la première colonne, et vice versa, garantissant ainsi la continuité du processus de traitement.

Dans la technologie d'extraction MPPE™, il est également possible de contrôler l'efficacité d'élimination en faisant varier la quantité de média filtrant dans les colonnes.

Pour les composés polaires, tels que l'Acétone, l'IPA, la MEK, le MTBE, le THF et les Phénols, un type de média filtrant plus spécifique est utilisé, tout en conservant le même principe de fonctionnement, permettant ainsi également l'élimination d'une plus grande quantité d'hydrocarbures.

Facteurs clés pour les applications MPPE™

Le facteur de succès de la technologie MPPE^TM  est l'élimination des substances les plus complexes des eaux usées industrielles. Nous faisons référence aux substances les plus toxiques qui ne sont pas absorbées dans les sections conventionnelles de traitement biologique. L'élimination de ces substances permet le traitement biologique en aval, ou d'autres sections de traitement pour la réutilisation des eaux sur le site. De plus, éliminer et concentrer les substances les plus toxiques, même avec un facteur 200, réduit considérablement l'élimination et le coût des traitements tiers externes.

Concernant les consommations énergétiques, une installation MPPE^TM  consomme 10 à 20 % de la même énergie nécessaire dans un système conventionnel de distillation. Mais voyons ci-dessous quels sont les avantages supplémentaires.

Bien qu'en général la technologie MPPE^TM  soit utilisée pour éliminer les traces de solvants hydrocarbures, avec sa haute efficacité de récupération, elle peut être adaptée pour extraire des eaux usées également d'autres composés à haute valeur, qui avec des traitements successifs peuvent être réutilisés dans le processus pharmaceutique. Il y a eu des cas où les solvants récupérés ont été réutilisés tels quels comme extraits directement de l'installation MPPE^TM .

Mais il y a aussi d'autres aspects à considérer. Les colonnes de distillation peuvent subir des incrustations et, lorsque cela se produit, la colonne doit être nettoyée en utilisant des solvants. Dans cette situation, la colonne de distillation reste hors service, perdant en efficacité de processus, ce qui n'arrive pas avec une installation MPPE^TM .

En approfondissement, sur demande, nous pouvons présenter un cas d'installation dans la région scandinave, où l'industrie pharmaceutique utilisait une colonne de distillation conventionnelle dans sa STEP. Le traitement des eaux usées était souvent interrompu en raison de l'encrassement qui se créait dans les tours de distillation. La consommation d'énergie était également très élevée et l'entreprise était à la recherche d'alternatives d'amélioration. Lors de l'extension de l'installation, la technologie MPPE^TM  de Veolia a été prise en considération. Grâce à des tests pilotes en laboratoire, auxquels le client a assisté, Veolia a été en mesure de démontrer que la technologie MPPE^TM  permettait des améliorations de processus et une plus grande efficacité énergétique. L'installation a donc été réalisée avec une solution modulaire en conteneur, permettant de réduire les espaces nécessaires près de leur parc de réservoirs.

La récupération des hydrocarbures

MPPE^TM n'est pas seulement une solution qui réduit les consommations énergétiques pour le traitement des résidus d'hydrocarbures dans les eaux usées des industries pharmaceutiques. L'efficacité va de pair avec l'élimination de près de 100 % des solvants hydrocarbures utilisés dans le secteur pharmaceutique. L'eau traitée avec MPPE^TM  peut donc être davantage purifiée avec d'autres sections en aval, pour lesquelles une faible valeur d'hydrocarbures est typiquement requise.

De cette manière, on aide les entreprises pharmaceutiques à obtenir d'importantes économies d'eau sur leurs processus, et on soutient également la récupération des ressources de matériaux comme les solvants et même des produits spécifiques de haute valeur dans le flux des eaux usées. Souvent, en traitant efficacement ne serait-ce qu'un seul élément polluant dans le flux des eaux usées, MPPE^TM peut résoudre une partie importante des problèmes des eaux usées du secteur pharmaceutique.

En définitive, le processus MPPE^TM permet aux entreprises pharmaceutiques de garantir leur continuité d'activité en s'assurant que les processus et projets respectent les limites réglementaires environnementales tant maintenant qu'à l'avenir.

Vous souhaitez en savoir plus sur nos solutions pour le traitement des eaux usées pharmaceutiques ?