Les flux de déchets issus des opérations de transformation comprennent généralement des monomères d’acide acrylique résiduels, ainsi que des oligomères à longue chaîne formés lorsque la polymérisation s’arrête, auxquels s’ajoutent divers composés diacryliques créés par des réactions secondaires imprévues. Lorsque ces substances se décomposent thermiquement, elles dégagent du dioxyde de carbone ainsi que d’autres composés organiques volatils, tels que le 2-éthylhexène-1. La plupart des usines doivent traiter environ 180 kilogrammes de ces résidus complexes pour chaque tonne produite d’acrylate de 2-éthylhexyle. Un réglage précis de la température du réacteur joue un rôle déterminant dans la réduction des impuretés indésirables, sans nuire à l’efficacité réelle de la polymérisation. De faibles fluctuations peuvent fortement influencer à la fois la qualité du produit et le respect des exigences réglementaires en matière d’environnement.
Lorsque les entreprises neutralisent des procédés à l’aide d’hydroxyde de sodium, elles produisent environ 1,7 tonne de boues inorganiques pour chaque 100 tonnes de produit fabriqué. De quoi se compose exactement ce résidu ? Principalement d’hydroxydes métalliques provenant de vieux catalyseurs ayant accompli leur rôle, ainsi que de divers sels extraits au cours des ajustements du pH. Ce matériau est généralement fortement alcalin, ce qui signifie qu’il peut corroder progressivement les équipements et, surtout, ne doit en aucun cas atteindre les nappes phréatiques. En examinant les chiffres réels issus de l’ensemble du secteur, les installations dépensent typiquement plus de 74 000 $ par an uniquement pour gérer ce type de déchets sur une ligne de production de taille moyenne. Heureusement, une solution commence à se profiler à l’horizon : l’installation de systèmes de lavage en circuit fermé permet de réduire considérablement ce flux de déchets problématique, bien que la mise en service de tels systèmes nécessite un investissement initial et une planification préalables.
Le procédé de distillation contrôlé permet de récupérer l’acide acrylique encore non réagi à partir de ces courants résiduaires riches en oligomères. Ce matériau est très précieux en tant que matière première pour d’autres produits. Le maintien des températures en dessous de 140 °C limite la dégradation thermique excessive. En cas de dépassement, celle-ci génère des résidus collants susceptibles d’endommager progressivement divers équipements. Grâce à des colonnes à distillation fractionnée avancées, la plupart des installations parviennent aujourd’hui à récupérer plus de 90 % de leur acide acrylique. Cela constitue un résultat remarquable si l’on compare avec les anciennes méthodes, qui ne permettaient qu’une réduction d’environ 25 % de la dégradation des oligomères. Ces améliorations permettent aux entreprises de réaliser des économies sur les matières premières et d’éviter des arrêts fréquents des réacteurs pour nettoyage.
Les eaux usées post-réaction contiennent 5 à 15 % d'acide acrylique résiduel, ce qui nécessite une récupération ciblée. Deux approches éprouvées sont :
Ces deux procédés transforment des eaux usées, considérées comme un fardeau, en ressources réutilisables, réduisant ainsi les coûts des matières premières de 18 à 24 % par an. Le choix dépend du contexte opérationnel :
| Méthode | Plage de concentration en acide | Consommation d'énergie | Génération de résidus |
|---|---|---|---|
| Extraction réactive | >8% | Modéré | Faible production de déchets solvants |
| Échange ionique | 1–8% | Inférieur | Régénération de la saumure |
Les traitements biologiques traditionnels ne suffisent tout simplement pas pour éliminer les résidus tenaces d’acrylate de 2-éthylhexyle, car ces composés résistent à la dégradation naturelle. La méthode combinant l’ozone et le peroxyde d’hydrogène génère des radicaux hydroxyles extrêmement réactifs, capables d’éliminer entre 86 % et pratiquement la totalité de ces substances organiques récalcitrantes en quelques minutes seulement. Que se passe-t-il ensuite ? Ces radicaux fragmentent essentiellement les structures carbonées complexes soit en éléments assimilables par les bactéries, soit en dioxyde de carbone et en eau. Lors du traitement des eaux usées contenant de l’acide acrylique, un dosage optimal d’ozone et de peroxyde, à un pH neutre ou légèrement alcalin, permet d’éliminer environ 95 % des contaminants sans produire de sous-produits nocifs. Des essais sur le terrain ont montré que cette approche réduit les coûts d’exploitation de 40 à 60 % environ par rapport aux alternatives fondées sur la chaleur, et qu’elle ne génère absolument aucun déchet supplémentaire à traiter ultérieurement. Cela s’explique par plusieurs raisons.
Cette approche d’oxydation permet de respecter les limites strictes de rejet (< 0,1 ppm d’acide acrylique) tout en autorisant une réutilisation de l’eau comprise entre 70 et 85 %. Les conceptions de réacteurs continus dotés d’un dosage automatisé de peroxyde réduisent la consommation d’ozone de 15 à 30 %, améliorant ainsi davantage l’efficacité énergétique.
Les solvants eutectiques profonds (ou DES) constituent une option plus respectueuse de l’environnement par rapport aux méthodes traditionnelles à base d’hydroxyde de sodium utilisées pour la synthèse des esters d’acrylate de 2-éthylhexyle. Composés de matières premières naturelles et sûrs pour les opérateurs, ces solvants empêchent la formation de déchets acides dès le départ — ce que ne font certainement pas les traitements classiques à l’hydroxyde de sodium, lesquels génèrent, lors de la neutralisation, des boues dangereuses. Des essais menés en conditions réelles montrent que les usines parviennent à réduire leurs déchets d’environ 40 %, sans compromettre le rendement de conversion de l’acrylate en produits finis. Ce qui distingue particulièrement les DES, c’est leur capacité à être réutilisés plusieurs fois au cours de différentes réactions, ce qui diminue globalement les ressources nécessaires à la production. Plutôt que de traiter les déchets après coup, comme la plupart des procédés, les DES les empêchent tout simplement de se former. Cette approche s’inscrit pleinement dans ce que l’on désigne couramment sous le nom de « chimie verte », car les entreprises réalisent des économies sur les coûts d’élimination tout en réduisant considérablement leur impact environnemental. L’ensemble du procédé d’estérification devient ainsi nettement plus propre grâce à l’emploi de ces solvants, permettant de créer ce que certains qualifient de « modèle de production circulaire », où tous les éléments interagissent de façon efficace et durable.
Les principaux flux de déchets comprennent les effluents réacteurs contenant de l’acide acrylique résiduel, des oligomères et des sous-produits de diacrylate, ainsi que les résidus de neutralisation du catalyseur provenant des lavages alcalins et des boues issues des ajustements de pH.
L’acide acrylique peut être récupéré par extraction réactive à l’aide de solvants amine tertiaire ou par échange d’ions impliquant des résines fonctionnalisées.
Les DES constituent une alternative plus écologique aux méthodes conventionnelles, permettant de réduire les déchets de 40 % et d’éviter la formation de déchets acides lors de l’estérification de l’acrylate de 2-éthylhexyle.
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