Le saviez-vous ? L'air qui nous entoure est principalement constitué d'azote. Nous avons tous besoin d'oxygène pour survivre. Cependant, l'air que nous respirons est composé de 78 % d'azote, de 21 % d'oxygène seulement et de minuscules quantités d'autres gaz. Le corps humain n'utilise pas cet azote, mais il est très utile dans diverses applications industrielles.
Qu'est-ce que l'azote ?
Commençons par les bases. L'azote est un gaz inerte, inodore et incolore qui ne participe pas au développement de la vie. Toutefois, il est important pour la croissance des plantes et constitue un additif essentiel dans les engrais, même si son utilisation va bien au-delà du jardinage. L'azote apparaît généralement sous forme liquide ou gazeuse (bien qu'il soit également possible d'obtenir de l'azote solide). L'azote liquide est utilisé en tant que réfrigérant, capable de congeler rapidement des aliments et des sujets d'étude destinés à la recherche médicale et aux technologies de reproduction. Pour les besoins de cette explication, nous allons nous concentrer sur l'azote gazeux.
On utilise l'azote dans de nombreuses applications, notamment parce qu'il ne réagit pas lorsqu'il est exposé à d'autres gaz, contrairement à l'oxygène, qui est très réactif. En raison de leur composition chimique, les atomes d'azote ont besoin de plus d'énergie pour être cassés et réagir avec d'autres substances. Les molécules d'oxygène sont par contre plus faciles à séparer, ce qui rend le gaz beaucoup plus réactif. Comme ce n'est pas le cas pour l'azote gazeux, qui permet d'obtenir des environnements non réactifs si nécessaire.
Le manque de réactivité de l'azote est sa plus grande qualité. Ainsi, ce gaz est utilisé pour empêcher l'oxydation lente et rapide. L'industrie électronique présente un exemple parfait de cette utilisation : lors de la production de circuits imprimés et d'autres petits composants, une oxydation lente peut se produire, sous la forme d'une corrosion.
L'oxydation lente est également un phénomène connu de l'industrie agroalimentaire ; dans ce cas, l'azote permet de déplacer ou de remplacer l'air afin de mieux préserver le produit final. Les explosions et les incendies sont des exemples parlants d'oxydation rapide, car ils doivent être alimentés en oxygène. L'élimination de l'oxygène d'un récipient avec de l'azote réduit le risque d'accident de ce type.
Solutions de production d'azote temporaire
- Générateurs d'azote à membrane
- Générateurs d'azote par adsorption par variations de pression
Comment fonctionne la technologie à membrane ?
Comment fonctionne l'adsorption par variation de pression ?
Lorsque vous produisez votre propre azote, il est important de bien déterminer et connaître le niveau de pureté que vous souhaitez atteindre. Certaines applications nécessitent des niveaux de pureté faibles (entre 90 et 99 %), comme le gonflage des pneus et la prévention des incendies, tandis que d'autres, comme celles de l'industrie agroalimentaire ou le moulage du plastique, exigent des niveaux élevés (de 97 à 99,999 %). Dans ce cas, la technologie PSA est la solution idéale et la plus simple. En substance, un générateur d'azote fonctionne en séparant les molécules d'azote des molécules d'oxygène dans l'air comprimé. L'adsorption par variations de pression effectue cette opération en piégeant l'oxygène du flux d'air comprimé à l'aide de l'adsorption.
L'adsorption se produit lorsque les molécules se lient à un adsorbant. Dans ce cas, les molécules d'oxygène se fixent à un tamis moléculaire de carbone (CMS). Cette opération s'effectue dans deux réservoirs de pression séparés, avec leur propre CMS, qui passent du processus de séparation au processus de régénération. Pour le moment, appelons ces réservoirs « colonne A » et « colonne B ». Pour commencer, l'air comprimé propre et sec pénètre dans la colonne A ; comme les molécules d'oxygène sont plus petites que les molécules d'azote, elles pénètrent dans les pores du tamis à carbone. A l'inverse, les molécules d'azote contournent le tamis moléculaire de carbone, car elles ne peuvent pas le traverser. Par conséquent, vous obtenez l'azote présentant la pureté souhaitée.
Cette phase est appelée « phase d'adsorption » ou « de séparation ». Toutefois, ces molécules ne s'arrêtent pas là. La majeure partie de l'azote produit dans la colonne A sort du système (prête à être utilisée ou stockée directement), tandis qu'une petite partie de l'azote généré est acheminée vers la colonne B, dans le sens opposé (de haut en bas). Ce débit est nécessaire pour chasser l'oxygène capturé lors de la phase d'adsorption précédente de la colonne B. En relâchant la pression dans la colonne B, les tamis moléculaires de carbone perdent leur capacité à retenir les molécules d'oxygène, qui se détachent des tamis et sont évacuées, via l'échappement, par le petit flux d'azote provenant de la colonne A.
Ce faisant, le système libère de l'espace pour que de nouvelles molécules d'oxygène se fixent aux tamis lors de la phase d'adsorption suivante. Nous appelons « régénération » ce processus de « nettoyage » des colonnes saturées d'oxygène.
