Réduire l'encombrement, réduire le temps de réaction, réduire les risques et réduire le nombre d'équipements. Voilà le credo des spécialistes des réacteurs, des mélangeurs et des échangeurs thermiques.
Un peu moins de monde, mais plus de professionnels et de contacts que lors du dernier rendez-vous, qui avait battu tous les records il y a trois ans, constatent les exposants. Malgré un climat économique très morose, la vingt-septième édition d'Achema a donc fait le plein de spécialistes du génie chimique et biotechnologique, et des équipements : 50 000 visiteurs enregistrés le premier jour, le 19 mai, dans les dix halls du grand Messe de Francfort rénové ; et surtout plus de 3 800 exposants, venus de 48 pays. Achema 2003 s'impose, si besoin était, comme le rendez-vous mondial des industries de procédés.
Nouveauté, un pavillon consacré aux biotechnologies et aux problématiques d'échantillonnage, de tests et de microfluides spécifiques des laboratoires sur puces. Mais le coeur d'Achema battait surtout dans les halls dédiés au génie chimique et à ses outils : réacteurs, mélangeurs, échangeurs de chaleurs...
Premiers leitmotiv de ces industriels au service de la chimie, mais aussi de l'agroalimentaire : la sécurité et l'intégrité du réacteur. Notamment en chimie organique. Celle-ci travaille de plus en plus avec des solvants organiques non conducteurs, dans lesquels les charges électrostatiques s'accumulent, au risque de provoquer une étincelle, et de percer l'émail des réacteurs, ouvrant la voie à la corrosion. La solution existe déjà : fabriquer un émail intégrant une sous-couche conductrice, qui dissipe les charges. Mais De Dietrich Process Systems (DDPS), la branche équipement chimique du groupe alsacien De Dietrich, a voulu aller plus loin. Cette société, récemment renforcée par les acquisitions de Rosenmund Guedu (filtration-mélange-séchage) et QVF Engineering (verrerie), a préféré mettre au point un émail intégrant des fibres de platine, baptisé Conductiglass. Les fibres, de 0,5 micron de diamètre, sont noyées dans toute l'épaisseur de l'émail, le rendant moins sensible à l'usure : les propriétés conductrices ne varient pas au cours de l'utilisation. « Le savoir-faire est dans la maîtrise de la dispersion des fibres, et non dans une nouvelle technologie », note Jean-Marie Eslinger, directeur marketing de la société. Pas besoin, donc, d'homologuer à nouveau le matériau.
Le concurrent direct de la société alsacienne a misé, lui, sur la demande spécifique de l'industrie pharmaceutique pour élaborer de nouveaux émaux. Pfaudler, le numéro un mondial de l'émail, vient ainsi de mettre au point un produit qui répond aux attentes des professionnels de la chimie fine pharmaceutique, attentifs à rester dans les spécifications GMP - celles édictées par la toute-puissante Food and Drug Administration américaine. « Les chimistes nous demandaient une plus grande nettoyabilité, une couleur qui permette de voir les résidus de produits à l'oeil nu, et une grande résistance aux pH alcalins, pour permettre un nettoyage à la soude », explique Charles Banzet, directeur de Pfaudler France. La maison mère allemande, qui appartient au groupe américain Robbins and Myers, a donc mis au point le PPG, un émail bleu ciel, plus lisse, donc plus facilement nettoyable, qui contient moins de métaux lourds, et capable de résister à un lavage à la soude.
L'émail gagne du terrain
Les innovations autour de l'émail ne se limitent pas à sa composition. Achema 2003 était aussi l'occasion de montrer en avant-première des émaux localisés sur des équipements auparavant inaccessibles. Ainsi, le troisième grand spécialiste mondial de l'émail, l'allemand ThaleEmail, présentait un impressionnant échangeur de chaleur tubulaire dont les tubes en U étaient entièrement émaillés. Une première ! Car cette opération ne peut pas être faite à la main. La société allemande a donc investi 1,6 million d'euros dans une ligne spéciale d'émaillage des tubes, et a mis au point un procédé de raccordement des coudes et des tubes sans employer de joints, en utilisant simplement la dilatation du métal. Développé depuis trois ans avec BASF comme alternative à l'Hastelloy ou le tantale pour des applications dans des réactions corrosives, ce nouvel échangeur de chaleur donne les mêmes résultats pour un coût réduit, et peut présenter jusqu'à 90 m2 de d'échange.
Pfaudler, dans le même esprit, a mis au point une sonde à pH en acier vitrifié, capable de résister aux chocs, beaucoup plus solide que les sondes en verre. Développée spécialement pour l'industrie agroalimentaire et les milieux stériles, cette sonde devrait aussi intéresser la chimie fine pharmaceutique.
C'est justement pour ce secteur que De Dietrich Process Systems a réussi à intégrer des brise-lames (ou contre-pales) dans un réacteur émaillé. Un réel progrès, car jusque-là, seul les réacteurs entièrement métalliques intégraient ces brise-lames, qui aident au mélange des différents produits dans le réacteur. Outre l'amélioration obtenue dans les temps de réaction (qui peuvent être réduits de 25 à 30 %), cette solution, nommée Optimix, permet aussi de libérer une tubulure dans le couvercle du réacteur. C'est pourquoi elle a séduit aussi des professionnels de la chimie de base, attirés par les gains de productivité. Pfaudler, lui, a opté pour une autre stratégie, en fixant jusqu'à trois contre-pales sur un anneau émaillé placé sur le réacteur. Une solution plus souple et moins chère que celle de son grand concurrent, selon Charles Banzet, mais qui permet elle aussi d'améliorer le mélange et limitant les volumes morts.
Iso-Mix, une toute jeune société danoise créée il y a neuf mois, a optimisé, elle, l'agitation et le mélange à sa manière : pas de pales ni de contre-pales, mais un nouveau principe, breveté, inspiré du nettoyage des réservoirs. Ce système, baptisé lui aussi Iso-Mix, est adapté aux mélanges liquides (jusqu'à 500 centipoises de viscosité) et à des réacteurs de petits volumes. Le système, sur le marché depuis seulement six mois, fonctionne en pompant le mélange et en le réinjectant sous pression par des buses en mouvement. Les volumes morts sont réduits, le transfert de charge est très efficace et au final, le temps de mélange est beaucoup plus court : il est par exemple passé de 25 à 2 minutes chez un industriel des boissons qui teste le procédé. Mais Iso-Mix a aussi séduit, sur Achema, les chimistes et les spécialistes des biotechnologies, qui cherchent de nouvelles méthodes d'oxygénation ou d'hydrogénation. Notamment pour les biofermenteurs.
Place aux fonctions combinées
Cette recherche de l'efficacité dans un volume réduit concerne aussi les échanges de chaleur. Le leader mondial Alfa-Laval présentait en exclusivité sur le salon Alfacond, un condenseur à plaques très compact spécialement élaboré pour la condensation des vapeurs sous vide ou sous légères pressions. L'originalité : un emboutissage qui permet une configuration asymétrique des plaques, avec un grand passage sur le côté vapeur et un petit espace interplaque pour l'eau de refroidissement. L'efficacité est la même qu'un condenseur classique, dans un volume divisé par trois. Avec une bonne résistance à l'encrassement.
L'allemand Ziemann, qui était à l'origine spécialisé dans le marché de la chaudronnerie pour les brasseries, mais qui souhaite se renforcer dans la chimie et les réacteurs, a lui aussi a recherché la compacité. Il présentait, via sa filiale alsacienne Thermi-consult, le Thermipack, une combinaison de trois fonctions process, la condensation, la décantation et le stockage, dans une seule tour. Destinée essentiellement à la chimie fine, décidément très courtisée par les équipementiers, cette tour a déjà été adoptée par Aventis et Sanofi-Synthelabo. Elle se décline en inox ou en Hastelloy, pour des volumes de 250 litres à 12 m3.
Heinkel, une société allemande elle aussi, comme près de 60 % des exposants, a également opté pour le « deux en un ». Le spécialiste de la séparation a mis au point un dessicateur centrifuge, capable de séparer et sécher le produit. Tout en inox, il combine un lit fixe, ou bien fluidisé, ou encore un séchage à vide, avec une centrifugeuse. Il est bien adapté aux cas où le transport du produit d'un équipement à l'autre est difficile, voire impossible. Les produits toxiques ou fragiles pour lesquels on souhaite éviter le plus possible tout contact, toute manipulation, ou toute contamination par un opérateur. De même, les molécules ou les mélanges sensibles à l'oxygène... Cette innovation, en développement depuis deux ans, était présentée pour la première fois. Elle s'est arrogée un beau quota de visiteurs, parmi les 200 000 personnes présentes pendant cette semaine.
Après avoir fait de Francfort la capitale de l'industrie des procédés, l'association Dechema, qui gère le salon, aujourd'hui âgé de 83 ans, a lancé des événements jumeaux. Pékin accueillera en mai 2004 la sixième édition d'AchemAsia ; et Mexico, en avril 2005, la deuxième édition d'AchemAmerica.
