Chine : innovations dans l’utilisation de l’oxygène ? 

Lorsque l’on entend parler d’« utilisation de l’oxygène », de nombreuses personnes pensent immédiatement aux grandes usines métallurgiques ou chimiques, ou aux unités géantes de séparation de l’air (ASU). Mais la réalité, du moins celle que j’ai observée ces dix dernières années en Chine, est bien plus intéressante et, disons, « plus terre-à-terre ». Nous ne parlons pas tant de collecte et de traitement globaux, mais d'optimisation locale, presque point par point, des processus, là où se trouve cet « oxygène ». - souvent un sous-produit, un excédent ou, à l'inverse, une ressource rare - devient un point d'innovation. Et ici, les ingénieurs chinois, notamment dans les instituts de design privés, font preuve d’une flexibilité étonnante. Leurs approches semblent parfois atypiques, voire risquées, à leurs collègues occidentaux, mais elles permettent de résoudre des problèmes qui seraient jugés non rentables dans le cadre de schémas classiques.

D’où vient le « plus » ? oxygène?

La première et la plus évidente source sont ces mêmes paramètresséparation de l'air. Cryogénique ou adsorption. Ils produisent principalement de l’azote, l’oxygène étant souvent un sous-produit. Auparavant, il était simplement... rejeté dans l'atmosphère. De nos jours, cela est considéré comme du gaspillage. La deuxième source concerne les processus technologiques, par exemple dans l'industrie chimique, où sont libérés des gaz à forte teneur en O2. Le troisième, moins évident, concerne les écoulements enrichis en oxygène dans les industries où les paramètres sont affinés. La tâche est de ne pas laisser ce gaz disparaître.

Mais voici un point clé qui passe souvent inaperçu dans les articles théoriques : le gaz en lui-même n’est pas une ressource. Il doit être amené à la pureté et à la pression requises, assurer un approvisionnement stable et, surtout, trouver un consommateur à distance de marche. La logistique de l’oxygène liquéfié ou comprimé est un autre casse-tête et un facteur de coûts distinct. C'est pourquoi les projets de recyclage les plus réussis que j'ai vus sont toujours liés à la symbiose d'entreprises sur un site ou dans un parc industriel.

Par exemple, il y avait un projet d'usine de production de polysilicium. Là, le processus a produit un sous-produit gazeux contenant de l’oxygène. D'une part, il pourrait être purifié et utilisé pour enrichir le vent des fourneaux du site métallurgique voisin. En revanche, des questions se sont posées concernant la stabilité de la composition et la sécurité. La solution s'est avérée ne pas résider dans une super technologie, mais dans un système flexible de surveillance et de mélange des flux. Ingénieurs deChengdu Yizhi Technology Co.Ils se spécialisent simplement dans ces produits « non standard ». intégrations. Ils ne se contentent pas de vendre l’installation, mais conçoivent le système pour un puzzle technologique spécifique.

Échecs et leçons : à quand l’« innovation » ? ça dépend de l'économie

Je vais vous raconter un incident qui m'a beaucoup appris. Il y a environ quatre ans, on a tenté d'introduire un système de récupération d'oxygène avec un petit ASU dans une cimenterie. L’idée était belle : utiliser l’excès d’oxygène pour enrichir l’air du four, augmenter la température de combustion, réduire la consommation de carburant et les émissions. Techniquement, tout a fonctionné dans l’usine pilote.

Mais à grande échelle, des complications inattendues sont survenues. Premièrement, la corrosion des conduits de gaz s'est accélérée en raison de la teneur accrue en oxygène et en vapeur d'eau. Nous avons dû changer de toute urgence le matériel dans certains domaines, ce qui a englouti la part du lion des économies. Deuxièmement, l'automatisation responsable du mélange n'a pas pu faire face aux fluctuations de pression dans le flux principal d'oxygène provenant de l'ASU. En conséquence, le processus est devenu instable. Le projet a été gelé. Le principal point à retenir est que le recyclage ne peut être considéré de manière isolée. Nous avons besoin d'un audit du système de tous les équipements associés et d'une marge de sécurité intégrée en termes d'argent et de temps pour de telles « surprises ».

C'est après de tels cas que des entreprises comme Yizhi Technology ont commencé à accorder davantage d'attention à l'analyse des risques avant-projet, en particulier pour les applications non standard. Leur site internetyzkjhx.ruaujourd'hui, d'ailleurs, reflète cette approche : il existe de nombreux cas d'intégration des flux gaziers dans des chaînes technologiques complexes, et pas seulement un catalogue d'équipements.

Où va réellement l’oxygène recyclé ?

Si l’on fait abstraction des domaines de haut niveau comme la médecine (où les exigences de propreté sont prohibitives), la principale application est bien entendu l’industrie. Mais il y a là aussi une évolution. Auparavant, le principal consommateur était la métallurgie. Maintenant, je vois une croissance dans deux directions.

Le premier est le traitement des eaux usées (aération). Cela semblerait trivial. Mais les nouvelles technologies de membrane et d'adsorption permettent d'obtenir sur place de l'oxygène à la concentration requise (85-93 %) à moindre coût et de manière plus fiable que l'importation de bouteilles. Pour les grandes usines de traitement des eaux usées des nouveaux éco-parcs en Chine, cela est presque devenu une norme. La deuxième direction est la chimie à petite échelle et la production de nouveaux matériaux, par exemple du graphène ou des oxydes de haute pureté, où le contrôle de l'atmosphère dans le réacteur est essentiel. Ce dont nous avons besoin ici, ce ne sont pas des milliers de mètres cubes par heure, mais des mètres cubes stables de 10 à 50 avec la plus grande stabilité des paramètres.

Et voici ce qui est intéressant : les grandes installations cryogéniques sont inefficaces pour de tels besoins. Les unités compactes PSA (adsorption) ou à membrane, qui peuvent être intégrées directement dans la ligne de process, sont de plus en plus mises en avant. Ils sont conçus et configurés par des instituts tels que Yizhi Technology. Leur niche n’est pas la capacité du gigawatt, mais l’ajustement précis du processus.

Le rôle des instituts de design : pourquoi sont-ils devenus moteurs ?

Le modèle chinois, où un institut de design fort avec un capital social de 120 millions de yuans (commeChengdu Yizhi Technology Co., Ltd.) travaille en collaboration avec une entreprise technologique (Huaxi Technology) et a démontré son efficacité dans de tels domaines de niche. Les géants étatiques sont parfaits pour les projets standards à grande échelle. Et lorsqu’une réflexion technique non standard, une adaptation rapide et une volonté de prendre des risques technologiques sont nécessaires, ces acteurs entrent en jeu.

Ils travaillent selon le principe « du problème à la solution ». Un client ne leur demande pas « achetez-nous une unité de récupération d'oxygène ? », mais avec la tâche : « nous avons ce flux de gaz avec tels ou tels paramètres, devons-nous réduire le coût de ce processus, ou utiliser ces émissions ? Et l'institut commence à modéliser et à proposer des options : dans certains endroits, il est possible de se débrouiller avec un réglage supplémentaire de l'équipement existant, dans d'autres, un nouveau module est nécessaire, et dans d'autres, il est plus rentable économiquement de modifier complètement une partie du processus technique de base.

C’est là « l’innovation en matière de recyclage » ? en pratique. Cela n’est pas toujours associé à une technologie révolutionnaire pour la production ou la purification de l’oxygène. Le plus souvent, il s’agit d’une innovation en matière de pensée systémique et d’intégration technique. Sur leur site Internet, il est clair qu'ils se positionnent spécifiquement en tant qu'intégrateur de projets, ce qui correspond tout à fait à mes observations du marché.

Quelle est la prochaine étape ? Tendances et limites

Si nous regardons les 5 à 10 prochaines années, la tendance sera à une décentralisation plus poussée et à une intégration « intelligente ». Des systèmes basés sur l'IoT qui équilibrent en temps réel les flux de plusieurs gaz (oxygène, azote, argon) entre différents ateliers voire usines voisines. Un peu comme les réseaux énergétiques, mais pour les gaz de procédé. Cela portera l’efficacité globale de l’utilisation des ressources sur le site industriel à un nouveau niveau.

Mais il existe également de sérieuses limites. Le premier est la sécurité. L'oxygène est un agent oxydant dangereux. Tout système pour son élimination, notamment avec l'utilisation de compresseurs et de raccords complexes, nécessite une conception irréprochable en termes de sécurité contre les explosions. Le deuxième est la volatilité économique. Aujourd'hui, il est rentable de fournir de l'oxygène à une usine voisine, et demain elle fermera ou passera à une autre technologie. Les projets modernes incluent donc la possibilité de réorienter les flux, voire de modifier le produit final (par exemple, du gazeux au liquide pour une logistique à plus longue distance).

Du coup, répondant à la question du titre : oui, il y a de l'innovation. Mais il ne s’agit pas tant de créer quelque chose de fondamentalement nouveau à partir de zéro, mais plutôt d’appliquer de manière flexible, pragmatique et systématique des technologies connues pour résoudre des problèmes industriels spécifiques. Et les moteurs ici sont précisément ces équipes qui sont profondément immergées dans les processus technologiques de leurs clients, sont prêtes pour les itérations et n'ont pas peur des solutions non standard. Comme ceux cités ci-dessus. C’est, à mon avis, le principal savoir-faire chinois dans ce domaine en apparence restreint.