Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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PROCEDE DE VALORISATION ET/OU DE RECYCLAGE D'UN PRODUIT
BITUMINEUX
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne le recyclage et/ou la valorisation des
produits bitumineux comprenant du bitume et des éléments à séparer, tels que
des fibres de verre, des charges minérales et/ou des granulats.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Le bitume est une matrice complexe, issue d'une double distillation du
pétrole brut, et essentiellement composée d'hydrocarbures aromatiques,
naphténiques ou aliphatiques. Très visqueux voire solide à température
ambiante,
il se fluidifie et s'écoule tel un liquide newtonien dès que sa température
atteint
une centaine de degrés. La caractérisation physico-chimique du bitume n'est
pas
chose aisée : la dissolution dans un hydrocarbure adapté (l'heptane par
exemple),
permet de le séparer en deux grandes familles que sont les maltènes et les
asphaltènes. Ces derniers constituent la partie solide, polaire et de très
haut poids
moléculaire du bitume, lui apportant ainsi un certain nombre de propriétés
particulières.
De par ses différentes propriétés, notamment ses propriétés d'adhésion à la
majorité des supports usuels, d'étanchéité, de stabilité, d'isolation
thermique et
diélectrique, d'élasticité, le bitume est utilisé dans de nombreux domaines et
notamment dans le domaine du bâtiment et des travaux publiques (BTP) pour les
revêtements routiers et les membranes d'étanchéité.
Pour renforcer ses propriétés, faciliter sa manipulation et pour en
augmenter la qualité, des recherches ont été menées pour modifier le bitume et
ainsi former un bitume modifié ou un liant bitumineux.
Parmi les modifications qui se sont imposées au fil du temps, l'incorporation
de polymères dans le bitume a été la plus significative (bitume modifié).
Qu'il
s'agisse de plastomères, tels que le polyéthylène ou le polypropylène, ou
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d'élastomères thermoplastiques, tels que le styrène-butadiène-styrène ou le
styrène-isoprène-styrène, ces polymères apportent au bitume une meilleure
élasticité, notamment une diminution de la susceptibilité thermique qui se
traduit
par une meilleure résistance au craquement à basses températures, une plus
grande rigidité à hautes températures, et une meilleure résistance à la
fatigue.
Malgré les avantages apportés par l'incorporation de polymère dans le
bitume, ces derniers induisent de nouvelles problématiques telles que le coût
de
production du liant bitumineux ainsi que la grande sensibilité à la
température
et/ou aux rayonnements ultraviolets de certains polymères.
Le bitume ou le bitume modifié peut aussi être additivé de charges
minérales, par exemple des charges calcaires, ou des silicates, qui peuvent
être
ignifugeantes ou non, d'additifs divers en fonction des propriétés souhaitées
du
produit final, et être renforcé par une trame comprenant des fibres de verre
et/ou
de polyester (dans ce cas on parle de membrane d'étanchéité), de sorte à
former
le liant bitumineux. Certaines membranes sont recouvertes d'autres produits
minéraux tels que du sable, ou des ardoises, ayant pour objectif, entre
autres, de
protéger le liant bitumineux des rayonnements ultraviolets. Nous parlerons par
la
suite d' éléments solubles pour désigner les polymères et les additifs,
tandis
que nous qualifierons d' éléments insolubles les charges minérales et les
éléments de protection aux rayons ultraviolets, ainsi que les différentes
fibres.
Tous ces éléments tendent à rendre les produits à base de bitume
complexes et sources de problématiques techniques, économiques et
environnementales quant à leurs recyclages et valorisations.
Plusieurs procédés de recyclage des produits bitumineux sont connus de
.. l'état de la technique.
Il est par exemple connu de recycler les produits bitumineux par solvolyse.
Pour cela, le produit bitumineux est mélangé à un solvant adapté pour la
dissolution du bitume, de sorte à séparer le bitume, et le cas échéant les
éléments
solubles, des éléments insolubles également compris dans le produit
bitumineux.
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Cependant, un tel procédé de recyclage est également très contraignant
dans la mesure où la dissolution du bitume est lente, plusieurs heures sont
nécessaires, et ne permet donc pas d'assurer un rendement suffisant.
Il est également connu de recycler les produits bitumineux par traitement
thermique. Pour cela, le produit bitumineux est chauffé de sorte à séparer le
bitume des éléments non fusibles du produit bitumineux tels que les charges.
Par ailleurs, dans ces deux cas, il est nécessaire d'opérer au préalable un
broyage ou une découpe du produit bitumineux à recycler, de sorte à augmenter
sa surface spécifique et donc favoriser la dissolution ou la fusion du bitume.
Or, un
tel broyage ou une telle découpe est particulièrement compliqué à réaliser
d'une
part compte-tenu de la viscosité du liant bitumineux qui chauffé par
l'opération de
broyage vient encoller les outils et d'autre part compte-tenu des éléments
insolubles qui ont pu être introduits dans le bitume pour former le produit
bitumineux, notamment les fibres de verre et/ou de polyester formant la trame.
Par ailleurs, les températures élevées requises pour le traitement thermique
et la présence de solvant pour la solvolyse peuvent poser des problématiques
d'hygiène, de sécurité et d'environnement.
Un autre problème se rapportant à l'utilisation de liant bitumineux recyclé
est dû au vieillissement que celui-ci subit durant son cycle de vie. En effet,
lors du
recyclage des produits bitumineux, bien que le liant bitumineux recyclé (c'est-
à-
dire le bitume séparé des éléments insolubles du produit bitumineux initial
mais
conservant les éléments solubles dudit produit bitumineux initial) soit
mélangé
avec du bitume vierge et de nouveaux éléments insolubles (charges minérales,
etc.) et/ou de nouveaux éléments solubles (polymères, etc.), les performances
du
produit bitumineux obtenu à partir de ce liant bitumineux recyclé s'en
trouvent
néanmoins altérées.
Le mécanisme principal de vieillissement du bitume est son oxydation. En
effet, le liant bitumineux vieilli a une viscosité plus élevée et est plus
rigide que sa
version vierge et des changements notables dans sa composition sont observés.
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Ces changements peuvent notamment mener à une perte d'adhérence du produit
bitumineux, ou à sa fissuration.
A cet égard, le rajeunissement du liant bitumineux peut s'avérer être une
partie importante du processus de recyclage.
Pour cela, il est par exemple connu d'utiliser des produits de
rajeunissement du bitume. Ces produits sont en général mélangés au produit
bitumineux à recycler pour restaurer les caractéristiques originales du bitume
oxydé (âgé) afin de le ramollir et de régénérer les matières volatiles et les
huiles
de dispersion tout en favorisant l'adhésion. Ils restaurent le rapport initial
entre les
asphaltènes et les maltènes. Généralement, les produits de rajeunissement
doivent être fortement aromatiques et pouvoir améliorer à la fois la
sensibilité à la
température et le durcissement du bitume âgé. Ils doivent être composés de
manière à augmenter la puissance de peptisation de la phase maltène.
L'huile de cuisson ou de moteur recyclée, l'huile de palme, de colza, ou de
tournesol sont des exemples de produits de rajeunissement du bitume connus de
l'homme de l'art. De tels produits de rajeunissement sont par exemple décrits
dans le document d'Hallizza Asli et al, Investigation on physical properties
of
waste cooking oil ¨ Rejuvenated bitumen binder, Construction and Building
Materials 37 (2012) 398-405 portant sur l'utilisation de l'huile de cuisson
comme
produits de rajeunissement.
Selon le grade du bitume et la proportion de l'huile de rajeunissement
ajoutée (1 à 5% du volume de bitume à rajeunir), la viscosité, le point de
ramollissement, de pénétrabilité, et d'éclair varient. Cependant, en mixant du
bitume âgé à de l'huile de cuisson dans une proportion de 4 à 5 % du volume de
bitume, il est possible d'obtenir d'excellents résultats de rajeunissement.
PRESENTATION DE L'INVENTION
La présente invention a pour objectif de pallier les inconvénients cités ci-
dessus en proposant un procédé de recyclage et/ou de valorisation d'un produit
5
bitumineux qui soit rapide, simple, peu polluant et peu consommateur en termes
d'énergie.
Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de recyclage
d'un produit bitumineux par puissance pulsée, le produit bitumineux comprenant
du
bitume et des éléments à séparer, dans lequel :
- on alimente un réacteur à l'intérieur duquel s'étendent au moins deux
électrodes avec le produit bitumineux et un milieu liquide dont au moins un
composant liquide présente des paramètres de solubilité de Hansen 6h, ôp
et 6d tels que le bitume présente au moins une solubilité partielle dans le
milieu liquide, les éléments à séparer étant quant à eux insolubles,
- on génère une succession d'impulsions électromagnétiques entre les
électrodes dans le réacteur de sorte à produire, du fait de la puissance, de
la
fréquence et du temps de commutation des impulsions électromagnétiques,
au moins une onde de choc et au moins un rayonnement ultraviolet, de sorte
à disperser et à dissoudre le bitume dans le milieu liquide, et à séparer le
bitume et les éléments insolubles, le milieu liquide empêchant le bitume de
se reconstituer.
De préférence, le ou les composants liquides du milieu liquide présentent :
- un paramètre de solubilité de Hansen ôh inférieur ou égal à 7 MPa ,5, de
préférence inférieur ou égal à 4 MPa ,5,
- un paramètre de solubilité de Hansen ôp inférieur ou égal à 7 MPa ,5, de
préférence inférieur ou égal à 4 MPa ,5, et
- un paramètre de solubilité de Hansen 6d supérieur ou égal à 15 MPa ,5, de
préférence supérieur ou égal à 17 MPa 5.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le produit bitumineux à recycler
comprend du bitume dans lequel des polymères ont été incorporés, le milieu
liquide
comprenant au moins un composant liquide présentant des paramètres de
solubilité
de Hansen 6h, 6p et 6d tels que les polymères présentent au moins une
solubilité
partielle dans le milieu liquide, les polymères se dissolvant ainsi avec le
bitume dans
le milieu liquide, lors de la génération des impulsions électromagnétiques.
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Préférentiellement, on génère une succession d'impulsions
électromagnétiques, ces impulsions étant émises à une fréquence comprise entre
5Hz et 225Hz, de préférence entre 10Hz et 40 Hz.
Préférentiellement, on génère des impulsions électromagnétiques d'une
puissance comprise entre 106W et 1014W.
Préférentiellement, on génère des impulsions électromagnétiques avec un
temps de commutation compris entre 20 et 200n5.
Préférentiellement, la succession d'impulsions électromagnétiques génère
un rayonnement électromagnétique situé dans la gamme de fréquence des micro-
ondes, notamment une fréquence comprise entre 300MHz et 300GHz.
Préférentiellement, lorsque l'on génère des impulsions électromagnétiques,
une tension maximale entre les électrodes est comprise entre 20kV et 200kV.
Préférentiellement, lorsque l'on génère des impulsions électromagnétiques,
une intensité de courant entre les électrodes est comprise entre 8kA et 100kA.
Préférentiellement, on génère des impulsions électromagnétiques d'une
durée moyenne de 5 à 200ps.
Préférentiellement, les éléments insolubles comprennent :
- des fibres de verre et/ou de polyester, et/ou
- des charges minérales, et/ou
- des granulats, et/ou
- des films plastiques, et/ou
- des feuilles d'aluminium.
Préférentiellement, après séparation du bitume et des éléments insolubles,
on tamise le contenu du réacteur de sorte à extraire séparément du réacteur le
bitume dissous dans le milieu liquide et le milieu liquide d'une part, et les
éléments
insolubles d'autre part. Plus préférentiellement, on tamise le contenu du
réacteur
pour retenir les éléments insolubles présentant une granulométrie supérieure
ou
égale à 300pm, de préférence supérieure ou égale à 150pm.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le milieu liquide est une
huile végétale, ou une huile minérale ou une huile de synthèse ou un bitume.
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Préférentiellement, on alimente le réacteur en milieu liquide dans une
proportion volumique au moins supérieure à 50% par rapport au volume de
produit
bitumineux.
Préférentiellement, on alimente le réacteur en huile dans une proportion au
moins supérieure à 2% en masse de produit bitumineux.
Préférentiellement, on alimente l'huile dans le réacteur à une température
comprise entre 20 C et 200 C, de préférence entre 40 C et 120 C.
Préférentiellement, le bitume dissous et l'huile extraits du réacteur
échangent
de la chaleur avec l'huile qui alimente le réacteur, de sorte à chauffer
ladite huile
qui alimente le réacteur.
Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, le milieu liquide est un
mélange d'eau et d'un solvant choisi parmi les solvants naphta, les solvants
aromatiques et les solvants biosourcés.
Préférentiellement, le mélange d'eau et de solvant comprend au moins deux
fois plus d'eau que de solvant en volume, de préférence au moins trois plus
d'eau
que de solvant en volume.
Préférentiellement, le mélange d'eau et de solvant qui alimente le réacteur
est à une température comprise entre 15 C et 27 C.
Préférentiellement, on décante le bitume dissous et le mélange d'eau et de
solvant, de sorte à récupérer séparément le bitume recyclé et le mélange d'eau
et
de solvant.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la
description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui
doit être lue
en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'un système pour la mise en oeuvre
d'un procédé de recyclage et/ou de valorisation d'un produit bitumineux selon
un mode de réalisation de l'invention,
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- la figure 2 est un ordinogramme du procédé de recyclage et/ou de
valorisation d'un produit bitumineux selon un mode de réalisation de
l'invention,
- la figure 3 est un chromatogramme comparatif d'un bitume modifié vierge
et
d'un bitume modifié recyclé selon l'invention,
- les figures 4 et 5 sont des graphiques illustrant un exemple de champ
électrique produit lors de la génération de la succession d'impulsions
électromagnétiques dans le réacteur du système au cours du procédé
selon l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION
La figure 1 représente un système 10 pour la mise en uvre d'un procédé
100 de recyclage et/ou de valorisation d'un produit bitumineux selon un mode
de
réalisation de l'invention.
On entend par produit bitumineux , tout produit comprenant du bitume et
des éléments à séparer insolubles. Ces éléments à séparer sont par exemple les
suivants :
- des charges minérales, par exemple des charges calcaires ou des
silicates,
lesquelles peuvent être ignifugeantes, et/ou
- des fibres de verre et/ou de polyester formant par exemple une trame, la
trame pouvant en outre être recouverte d'autres produits minéraux tels que
du sable ou des ardoises, de sorte à protéger le produit bitumineux des
rayonnements ultraviolets, et/ou
- des granulats, et/ou
- des films plastiques, et/ou
- des feuilles d'aluminium.
Le bitume du produit bitumineux peut en outre comprendre des éléments dit
solubles tels que des pigments ou d'autres additifs, et des polymères. Le
bitume du produit bitumineux peut en effet avoir été modifié, c'est-à-dire que
des
polymères peuvent avoir été incorporés au bitume. De tels polymères sont par
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exemple des plastomères, tels que le polyéthylène ou le polypropylène, ou des
élastomères thermoplastiques, tels que le styrène-butadiène-styrène ou le
styrène-isoprène-styrène.
Le système 10 comprend un réacteur 11 à l'intérieur duquel est ménagée
une chambre 12 configurée pour accueillir le produit bitumineux à recycler
et/ou à
valoriser et un milieu liquide dont au moins un composant liquide présente des
paramètres de solubilité de Hansen 6h, 6p et 6c1 tels que le bitume et le cas
échéant les éléments solubles présentent au moins une solubilité partielle
dans le
milieu liquide. Les éléments à séparer sont quant à eux insolubles.
La théorie de Hansen est bien connue de l'homme du métier. En particulier,
la définition et le calcul des paramètres de solubilité dans l'espace de
solubilité
tridimensionnel de Hansen sont décrits dans l'article de Charles M. Hansen,
The
three dimensionnai solubility parameters, J. Paint Technol. 39, 105 (1967).
Ces
paramètres sont en outre décrits dans le document Hansen Solubility
Parameters:
A User's Handbook, Second Edition de Charles M. Hansen, ISBN
9780849372483.
Les paramètres de solubilité de Hansen constituent un guide qualitatif et
empirique très utilisé en milieu industriel. La méthode permet, entre autres,
de
prédire la compatibilité ou l'affinité entre différentes substances chimiques.
Afin de
tenir compte des autres forces intermoléculaires, Hansen a décomposé l'énergie
de cohésion totale du système en la somme des énergies de cohésion
correspondant aux modes d'interactions principaux rencontrés dans les
matériaux
organiques courants. Cette décomposition permet ainsi de définir les trois
paramètres de solubilité : 5d, 6p et 6h. Le paramètre 6d est relatif aux
forces dites
de dispersion de London (interactions non polaires), le paramètre 6p est
lié
aux forces de polarité de Keesom (entre dipôles permanents) et 6h représente
les
liaisons hydrogènes et plus généralement les interactions mettant en jeu des
échanges électroniques. Les forces de Debye (entre dipôles induits) sont
généralement faibles en valeur absolue et sont négligées. En d'autres termes,
.. pour que deux substances soient miscibles, il est nécessaire que leurs
trois
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paramètres de solubilité soient identiques ou très proches. De façon
représentative, les paramètres de Hansen permettent d'accéder à un espace de
solubilité tridimensionnel. L'unité des paramètres de Hansen est le MPa", soit
VMPa.
5 De
préférence, le ou les composants liquides du milieu liquide présentent
un paramètre 6h inférieur ou égal à 7 MPa", plus préférentiellement inférieur
ou
égal à 4 MPacl'5, un paramètre ôp inférieur ou égal à 7 MPa", plus
préférentiellement inférieur ou égal à 4 MPaQ5, et un paramètre bd supérieur
ou
égal à 15 MPaQ5, plus préférentiellement supérieur ou égal à 17 MPa".
10
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le milieu liquide est
une huile, notamment une huile végétale, une huile minérale ou une huile de
synthèse, possiblement recyclée. Selon ce mode de réalisation, l'huile dans le
réacteur 11 est par exemple à une température comprise entre 20 C et 200 C, de
préférence entre 40 C et 120 C. Le milieu liquide peut également être du
bitume.
Dans ce cas, c'est l'huile ou le bitume qui présente des paramètres de
solubilité
de Hansen 6h, 6p et bd définis de sorte que le bitume et le cas échéant les
éléments solubles présentent au moins une solubilité partielle dans le milieu
liquide.
Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, le milieu liquide est
un mélange d'eau et d'un solvant choisi parmi les solvants naphta, les
solvants
aromatiques ou encore les solvants biosourcés, tels que les esters
méthyliques.
Dans ce cas, c'est le solvant du mélange qui présente des paramètres de
solubilité de Hansen 6h, 6p et 6d tels que le bitume et le cas échéant les
éléments
solubles présentent au moins une solubilité partielle dans le milieu liquide.
Selon ce mode de réalisation, le mélange d'eau et de solvant est à
température ambiante, c'est-à-dire à une température comprise entre 15 C et
27 C.
Le réacteur 11 est muni d'une paire d'électrodes 13 s'étendant à l'intérieur
de la chambre 12 du réacteur 11. La paire d'électrodes 13 est de préférence du
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type pointe/plane. L'anode forme de préférence la pointe tandis que la cathode
est
plane. La paire d'électrode 13 est en outre reliée à un circuit de décharge
comprenant un générateur 131 d'impulsions électromagnétiques. Le générateur
131 est de préférence un générateur de haute tension, par exemple un
générateur
de Marx. Le générateur permet ainsi de stocker l'énergie électrique sans
nécessiter une forte puissance d'alimentation. Le générateur 131 est lui-même
relié à une unité de commande et à un commutateur à travers lequel le
générateur
131 libère l'énergie électrique dans le circuit de décharge. Le commutateur
permet
de délivrer l'énergie électrique ainsi stockée dans des temps très brefs
(principe
des puissances pulsées). Le temps de commutation correspond au temps mis par
chaque impulsion électromagnétique aux bornes des électrodes 13 pour passer
de 10 à 90% de sa valeur maximale de tension, lors de sa génération 102.
Le générateur 131 est configuré pour générer une succession d'impulsions
électromagnétiques entre les électrodes 13 dans le réacteur 11 de sorte à
produire, du fait de la puissance, de la fréquence et du temps de commutation
des
impulsions électromagnétiques, au moins une onde de choc et au moins un
rayonnement ultraviolet, de sorte à disperser et à dissoudre le bitume dans le
milieu liquide, et à séparer le bitume et les éléments insolubles, le milieu
liquide
empêchant le bitume de se reconstituer, autrement dit de se réagglomérer,
lorsque le produit bitumineux est mélangé au milieu liquide dans la chambre 12
du
réacteur 11. Les ondes de choc combinées aux rayonnements ultraviolets ont
pour effet de diminuer la viscosité du liant bitumineux par micronisation et
dispersion dans le milieu liquide. On comprendra que lorsque le bitume est
modifié, les polymères qui y sont incorporés sont également dissous dans le
milieu liquide.
De préférence, la puissance, la fréquence et le temps de commutation des
impulsions électromagnétiques sont définis de sorte à générer un rayonnement
électromagnétique dans la gamme de fréquences des micro-ondes, par exemple
une gamme de fréquences comprise entre 300MHz et 300GHz.
12
De préférence, le générateur 131 est configuré pour générer des impulsions
électromagnétiques d'une puissance comprise entre 106W et 1014W.
De préférence, le générateur 131 est configuré pour générer une succession
d'impulsions électromagnétiques, ces impulsions électromagnétiques étant
émises
à une fréquence comprise entre 5Hz et 225Hz, plus préférentiellement entre
10Hz
et 40Hz.
De préférence, le générateur 131 est configuré pour générer des impulsions
électromagnétiques avec un temps de commutation compris entre 20 et 200ns.
De préférence, le générateur 131 est configuré pour qu'une tension maximale
entre les électrodes soit comprise entre 20kV et 200kV.
De préférence, le générateur 131 est configuré pour qu'une intensité de
courant entre les électrodes soit comprise entre 8kA et 100kA.
De préférence, le générateur 131 est configuré pour qu'une durée moyenne
des impulsions électromagnétiques soit de 5 à 200ps.
Le réacteur 11 est monté pivotant relativement à un axe 14 globalement
horizontal, de sorte à permettre sa rotation entre une position de recyclage
(représentée en trait plein sur la figure 1) et une position de déchargement
(représentée en trait pointillé sur la figure 1). Le réacteur 11 est par
exemple
maintenu en position de recyclage au moyen d'un vérin qui peut être retiré,
lorsque
l'on souhaite faire basculer le réacteur 11 en position de déchargement.
Le réacteur 11 comprend une première ouverture 16 ménagée dans une
partie supérieure du réacteur 11, par laquelle, dans la position de recyclage,
le
réacteur 11 est alimenté en produit bitumineux à recycler et en milieu
liquide. Dans
la position de déchargement, les éléments insolubles sont extraits du réacteur
11
par cette partie supérieure, une fois que le bitume et le cas échéant les
éléments
solubles du produit bitumineux ont été séparés des éléments insolubles et que
le
bitume dissous, le cas échéant les éléments solubles dissous, et le milieu
liquide,
ont été évacués du réacteur 11.
Le réacteur 11 est alimenté en produit bitumineux à recycler par
l'intermédiaire d'un réservoir d'alimentation 17 dédié. Le réservoir
d'alimentation
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17 en produit bitumineux est placé en regard de la première ouverture 16 du
réacteur 11, lorsque celui-ci est en position de recyclage. Le réservoir
d'alimentation 17 en produit bitumineux est par exemple placé au-dessus de la
première ouverture 16 du réacteur 11, lorsqu'il est en position de recyclage,
de
sorte à alimenter le réacteur 11 sous l'effet du poids du produit bitumineux.
La
quantité de produit bitumineux à recycler introduite dans le réacteur 11 est
par
exemple réglée au moyen d'une vanne 18. Le réservoir d'alimentation 17 en
produit bitumineux et le cas échéant la vanne 18 sont par exemple reliés à la
première ouverture 16 du réacteur via un couvercle 19 configuré pour fermer le
réacteur 11, lorsqu'il est en position de recyclage.
Le réacteur 11 est en outre alimenté en milieu liquide par l'intermédiaire
d'un réservoir d'alimentation 20. Le réservoir d'alimentation 20 en milieu
liquide
est par exemple relié au réacteur 11 par l'intermédiaire d'un conduit
d'alimentation
21 débouchant sur la première ouverture 16 du réacteur, lorsque celui-ci est
en
position de recyclage. Le réservoir d'alimentation 20 en milieu liquide et le
cas
échéant le conduit d'alimentation 21 sont par exemple reliés à la première
ouverture 16 du réacteur via le couvercle 19. De préférence, dans le réservoir
d'alimentation 20 en milieu liquide, le milieu liquide est stocké à
température
ambiante, c'est-à-dire à une température comprise entre 15 C et 27 C.
Le réacteur 11 comprend en outre une deuxième ouverture 22 ménagée
dans sa partie inférieure, par laquelle le milieu liquide, le bitume dissous
et le cas
échéant les éléments solubles sont évacués vers un réservoir de récupération
23
de bitume recyclé, par exemple au moyen d'un conduit de récupération 24.
Lorsque le milieu liquide est un mélange d'eau et de solvant, le réservoir de
récupération 23 peut par exemple être adapté pour décanter le bitume dissous,
le
cas échéant les éléments solubles dissous et le mélange d'eau et de solvant,
de
sorte à séparer l'eau, le solvant et le bitume modifié sous l'effet de leur
différence
de densité, et récupérer notamment du liant bitumineux recyclé en surface du
réservoir de récupération 23. La décantation permet en outre au liant
bitumineux
de retrouver sa viscosité initiale.
14
Le réacteur 11 est également muni d'un tamis 25 ménagé à l'intérieur de la
chambre 12 et configure pour retenir les éléments insolubles à l'intérieur de
la
chambre 12, une fois que le bitume et le cas échéant les éléments solubles ont
été
séparés des éléments insolubles. Le tamis 25 est configure pour retenir les
éléments insolubles présentant une granulométrie supérieure ou égale à 300 pm,
de préférence supérieure ou égale à 150pm. Le tamis 25 est ménagé entre la
première et la deuxième ouvertures 16, 22 du réacteur 11, de sorte à permettre
l'évacuation du bitume dissous, le cas échéant des éléments solubles dissous
et du
milieu liquide par la deuxième ouverture 22 tout en retenant les éléments
insolubles
à l'intérieur de la chambre 12 du réacteur 11. De préférence, la cathode plane
est
criblée de sorte à former le tamis 25.
Le système 10 comprend également un réservoir de récupération 26 des
éléments insolubles. Le réservoir de récupération 26 des éléments insolubles
comprend une ouverture 27 ménagée en regard de la première ouverture 16 du
réacteur 11, lorsqu'il est en position de déchargement. Le réservoir de
récupération
26 et son ouverture 27 sont par exemple placés en-dessous de la première
ouverture 16 du réacteur 11, lorsque le réacteur 11 est en position de
déchargement, de sorte à décharger les éléments insolubles séparés du bitume,
et
le cas échéant des éléments solubles, qui sont retenus par le tamis 25 dans la
chambre 12 du réacteur 11 sous l'effet de leur poids.
Optionnellement, lorsque le milieu liquide est une huile, le système 10 peut
en outre comprendre un échangeur de chaleur 28 traversé par le conduit
d'alimentation 21 et le conduit d'évacuation 24 et configure pour échanger de
la
chaleur depuis le conduit d'évacuation 24 vers le conduit d'alimentation 21,
de sorte
à chauffer l'huile avant son introduction dans le réacteur 11 au moyen de la
chaleur
transportée par l'huile, le bitume dissous et le cas échéant les éléments
solubles
dissous évacués par le conduit d'évacuation 24 et générée par effet Joule lors
de la
génération des impulsions électromagnétiques dans le réacteur 11.
Date Reçue/Date Received 2022-09-05
CA 02973780 2017-07-13
WO 2016/128554 PCT/EP2016/053030
La figure 2 montre le procédé 100 de valorisation et/ou recyclage d'un
produit bitumineux par puissance pulsée. Le procédé 100 comprend les étapes
suivantes au cours desquelles :
- on alimente 101 le réacteur 11 en produit bitumineux et en milieu liquide,
5 -
on génère 102 une succession d'impulsions électromagnétiques entre les
électrodes 13 dans le réacteur 11 de sorte à produire, du fait de la
puissance, de la fréquence et du temps de commutation des impulsions
électromagnétiques, au moins une onde de choc et au moins un
rayonnement ultraviolet, disperser et à dissoudre le bitume dans le milieu
10
liquide, et à séparer le bitume et les éléments insolubles, le milieu liquide
empêchant le bitume de se reconstituer, autrement dit de se réagglomérer.
La ou les ondes de choc combinées aux rayonnements ultraviolets ont pour
effet de diminuer la viscosité du liant bitumineux par micronisation et
dispersion
dans le milieu liquide. On comprendra par ailleurs que les affinités physico-
15 chimiques du milieu liquide avec le bitume empêche ce dernier de se
réagglomérer.
On comprendra que lorsque le bitume comprend également des éléments
solubles, par exemple des polymères tels que précédemment décrits, l'onde de
choc et le rayonnement ultraviolet permettent de séparer les éléments
insolubles
du bitume et des éléments solubles qui se dissolvent dans le milieu liquide.
Le
procédé 100 a en particulier pour avantage de ne pas dégrader les polymères
incorporés dans le bitume du produit bitumineux à recycler, comme cela est
illustré à la figure 3, et ainsi de permettre une éventuelle diminution des
quantités
de polymères à introduire dans le bitume recyclé pour une utilisation
ultérieure.
Lorsque le milieu liquide est une huile, le procédé 100 est particulièrement
avantageux dans la mesure où il permet en outre le rajeunissement du bitume,
oxydé par le temps, en même temps que son recyclage.
Lorsque le milieu liquide est un mélange d'eau et de solvant, le procédé
100 est particulièrement avantageux dans la mesure où il permet de dissoudre
le
bitume et les éléments solubles en 30s.
16
Le champ électrique produit par les impulsions électromagnétiques est
illustré aux figures 4 et 5.
Selon le premier mode de réalisation de l'invention, l'huile qui alimente 101
le réacteur 11 est de préférence à une température comprise entre 20 C et 200
C,
plus préférentiellement entre 40 C et 120 C. De préférence, on alimente 101 le
réacteur 11 en huile dans une proportion au moins supérieur à 2% en masse de
produit bitumineux. De préférence, on alimente 101 le réacteur 11 en huile de
sorte
à immerger le produit bitumineux dans l'huile. Plus précisément, on alimente
101
de préférence le réacteur 11 d'un volume de produit bitumineux correspondant à
un
pourcentage de 10 à 60% du volume d'huile alimentant le réacteur 11.
Selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, le mélange d'eau et de
solvant qui alimente 101 le réacteur 11 est de préférence à température
ambiante,
c'est-à-dire à une température comprise entre 15 C et 27 C. De préférence, on
alimente 101 le réacteur 11 d'un mélange d'eau et de solvant comprenant au
moins
deux fois plus d'eau que de solvant en volume, plus préférentiellement
sensiblement
trois fois plus d'eau que de solvant en volume. De préférence, on alimente 101
le
réacteur en mélange d'eau et de solvant de sorte à immerger le produit
bitumineux
dans ledit mélange. En particulier, lorsque le mélange d'eau et de solvant
comprend
sensiblement trois fois plus d'eau que de solvant en volume, on alimente 101
de
préférence le réacteur 11 d'un volume de produit bitumineux correspondant
sensiblement à deux fois le volume de solvant.
On comprendra que pour mettre en oeuvre le procédé 100, il n'est nul besoin
de réduire la taille des produits bitumineux à traiter par une opération de
broyage
ou de découpe qui, notamment lorsque le produit bitumineux comprend des fibres
de verre et/ou de polyester, est particulièrement complexe.
De préférence, lorsque l'on génère 102 les impulsions électromagnétiques,
la puissance, la fréquence et le temps de commutation desdites impulsions
électromagnétiques sont définis de sorte à produire un rayonnement
électromagnétique dans la gamme de fréquences des micro-ondes par exemple
une gamme de fréquences comprise entre 300MHz et 300GHz.
Date Reçue/Date Received 2022-09-05
17
La pression instantanée dans le milieu liquide contenu dans le réacteur peut
atteindre 300 bars, lors de la génération (102) de la succession d'impulsions
électromagnétiques.
De préférence, on génère 102 des impulsions électromagnétiques d'une
puissance comprise entre 106W et 1014W.
De préférence, on génère 102 une succession d'impulsions
électromagnétiques, ces impulsions électromagnétiques étant émises à une
fréquence comprise entre 5Hz et 225Hz, plus préférentiellement entre 10Hz et
40Hz.
De préférence, on génère 102 des impulsions électromagnétiques avec un
temps de commutation compris entre 20 et 200ns.
De préférence, lorsque l'on génère 102 des impulsions électromagnétiques,
une tension maximale entre les électrodes est comprise entre 20kV et 200kV.
De préférence, lorsque l'on génère 102 des impulsions électromagnétiques,
une intensité de courant entre les électrodes est comprise entre 10kA et
100kA.
De préférence, on génère 102 des impulsions électromagnétiques d'une
durée moyenne comprise entre 5 et 200ps.
Le procédé 100 peut en outre comprendre les étapes suivantes :
- on tamise 103 le contenu du réacteur 11 de sorte à extraire séparément du
réacteur 11 le bitume dissous, le cas échéant les éléments solubles dissous,
et le milieu liquide d'une part, et les éléments insolubles d'autre part. On
tamise 103 par exemple le contenu du réacteur pour retenir les éléments
insolubles présentant une granulométrie supérieure ou égale à 300pm, de
préférence supérieure ou égale à 150pm, et
- on extrait 104 séparément du réacteur 11 le bitume dissous, le cas échéant
les éléments solubles dissous et le milieu liquide d'une part et les éléments
insolubles d'autre part.
Date Reçue/Date Receivecl 2022-09-05
CA 02973780 2017-07-13
WO 2016/128554 PCT/EP2016/053030
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Optionnellement, selon le premier mode de réalisation de l'invention, le
bitume dissous, le cas échéant les éléments solubles dissous, et l'huile qui
sont
extraits 104 du réacteur 11 et dont la température a augmenté par effet Joule
lors
de la génération 102 des impulsions électromagnétiques, échangent 105 de la
chaleur avec l'huile qui alimente 101 le réacteur 11, de sorte à la chauffer
et le cas
échéant à la porter à une température comprise entre 20 C et 200 C, de
préférence entre 40 C et 90 C.
Optionnellement, selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, une
fois le bitume dissous, le cas échéant les éléments solubles dissous, et le
mélange d'eau et de solvant extraits 104 du réacteur 11, on décante 106 le
bitume
dissous, le cas échéant les éléments solubles dissous, et le mélange d'eau et
de
solvant, de sorte à séparer l'eau, le solvant et le bitume modifié sous
l'effet de leur
différence de densité, et récupérer ainsi du liant bitumineux recyclé. La
décantation permet en outre audit liant de retrouver sa viscosité initiale.
