Résumé :
Dans de nombreuses industries telles que l'alimentation, la chimie, les matériaux de construction et la pharmacie, le séchage est un maillon indispensable du processus. De la déshydratation des fruits et légumes, à la conservation des céréales et des épices, en passant par la production de lait en poudre, de café instantané, d'engrais, de textiles et de produits pharmaceutiques, le séchage est indispensable. Cependant, la méthode de séchage à l'air chaud actuellement largement utilisée consomme beaucoup d'énergie, et l'énergie nécessaire provient toujours principalement de la combustion du gaz naturel, ce qui entraîne non seulement des émissions de carbone considérables, mais entraîne également la perte directe d'une grande quantité de chaleur résiduelle.
Institut Fraunhofer pour l'ingénierie des interfaces et la biotechnologie, Allemagne Des chercheurs de l'IGB explorent des alternatives : utiliser l'électricité pour générer de la vapeur surchauffée, la sécher dans un système fermé et la récupération et le recyclage de la chaleur pour améliorer l'efficacité énergétique et la durabilité des processus de séchage industriels.
La vapeur dite surchauffée fait référence à de la vapeur sèche qui est chauffée à une température dépassant sa température de vaporisation après que l'eau bout et se vaporise. Le système proposé par l’équipe de recherche utilise de la vapeur surchauffée à haute température pour éliminer l’humidité des matériaux humides, produisant ainsi un excès de vapeur contenant de l’humidité. Au lieu d'évacuer cette partie de la vapeur directement dans l'air dans le processus traditionnel, le nouveau système la refroidira d'abord et la condensera en eau, tout en récupérant l'énergie thermique à une température d'environ 90 à 100 degrés Celsius pour l'utiliser dans d'autres processus industriels.
Pour améliorer encore l'efficacité, les chercheurs ont également ajouté une pompe à chaleur spéciale au dispositif de séchage. Les pompes à chaleur compriment l'excès de vapeur et augmentent sa température afin que la chaleur puisse être récupérée et utilisée pour un séchage ultérieur. Par rapport au modèle traditionnel consistant à chauffer en continu l'air frais et à laisser ensuite s'échapper une partie de la chaleur, cette solution équivaut à « réutiliser » de manière répétée la même énergie thermique dans un système fermé.
Le système intègre également des fonctions de contrôle intelligentes pour déterminer la meilleure durée de fonctionnement de l'équipement de séchage. Pour les entreprises manufacturières qui dépendent de sources d’énergie renouvelables telles que l’énergie éolienne et photovoltaïque, cela signifie que les équipements peuvent choisir de fonctionner pendant les périodes où l’approvisionnement en énergie verte est suffisant et où les prix de l’électricité sont plus bas, réduisant ainsi davantage les coûts d’exploitation.
La technologie de la vapeur surchauffée peut être adaptée à une variété d'équipements de séchage, notamment les séchoirs à bande, les séchoirs à tambour et les séchoirs par pulvérisation. L'objectif de l'équipe de recherche est de réduire la consommation d'énergie de séchage de la moitié au quart par rapport à la technologie traditionnelle. L'effet réel sera affecté par des facteurs tels que la méthode de séchage et le niveau de température.
Les chercheurs ont effectué des tests en laboratoire sur des matières premières minérales, des matériaux de construction et des aliments. Les résultats montrent que cette nouvelle technologie de séchage peut réduire la consommation d'énergie jusqu'à 80 % si elle est combinée à une pompe à chaleur et à un système de contrôle intelligent. Actuellement, un système pilote de séchage par pulvérisation utilisant de la vapeur surchauffée a été mis en service, ce qui indique que la technologie se rapproche des applications industrielles pratiques.
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