Cărbune

Proprietățile cărbunelui sunt cunoscute încă din Antichitate pentru a purifica apa, a lupta împotriva otrăvirii și din secolul al XIII-lea pentru a purifica zahărul. Mai mult, din primul război mondial, dezvoltarea armelor chimice a dus la dezvoltarea utilizării măștilor de gaz. Cărbunii activi sunt obținuți din diverse materii prime, cărbune, lemn, coji de nucă de cocos, gropi de măsline ... Puterea de absorbție a cărbunelui este crescută prin eliminarea gudronelor care înfundă porii. În plus, diverse impregnări permit absorbția unor specii specifice.

cărbune

Date industriale

Fabricare industrială

Este produs din lemn, coji de nucă de cocos (este nevoie de 50.000 de nuci de cocos pentru a produce o tonă de cărbune activ), gropi de măsline și, de asemenea, din cărbune, turbă, lignit, pastă de lemn și din reziduuri de petrol. Puterea de adsorbție a cărbunelui este crescută prin îndepărtarea gudronelor care înfundă porii. Această operație (activare) se efectuează fie:

  • prin vapori de apă la 900-1000 ° C (activare fizică) care dă un carbon cu pori îngustați,
  • de acid fosforic la 400-500 ° C (activare chimică) care dă pori mai mari.

Diametrul porilor depinde și de materia primă utilizată. Cojile de cocos dau micropori (50 nm).

Un gram de cărbune activ are o suprafață specifică cuprinsă între 400 și 2.500 m 2. Pentru adsorbția impurităților gazoase porii sunt de la 1 la 2 nm, pentru fixarea impurităților în lichide, de la 2 la 10 nm. Este potrivit pentru adsorbția gazelor. Este hidrofob și organofil.

Cărbunele este fie sub formă de pulbere (după utilizare, este incinerat sau pus în depozit), fie în cereale sau extrudat. În ultimele cazuri, poate fi regenerat cu pierderi de 5 până la 15%, prin tratament, la 900 ° C, prin abur sau prin spălări acide sau alcaline. În 2017, 51,2% din consum este sub formă de pulbere, 35% sub formă de granule.

Impregnare: pentru a fixa faze gazoase specifice, prin chemisorbție, cărbunele activ poate fi impregnat cu diverși compuși:

  • sulf pentru fixarea mercurului,
  • iodură de potasiu: pentru fixarea hidrogenului sulfurat, a hidrogenului arsenidic, a izotopilor radioactivi,
  • carbonat de potasiu pentru fixarea clorurii de hidrogen, a fluorurii de hidrogen, a dioxidului de sulf.

Producții

În 201 5, capacitățile de producție globale sunt de 2,1 milioane t/an, inclusiv 900,000 t/an în China. .
În 2017, producția chineză a fost de 493.000 de tone, 64% din cărbune.

Comerț internațional: în 2019, dintr-un total de 859.823 tone în 2018.

Principalele țări exportatoare:

în tone
China 264,557 Olanda 44 369
India, în 2018 95.776 Sri Lanka, în 2018 43 885
Filipine, în 2018 72.062 Australia 30.286
Statele Unite 70.511 Indonezia, în 2018 27 693
Germania 50 831 Regatul Unit 20.506

Exporturile chineze se duc cu 17% în Japonia, 14% în Coreea de Sud, 8% în Belgia.

Principalele țări importatoare:

în tone
Statele Unite 95.774 China 47.973
Japonia 87 041 Italia 36.638
Germania 76.697 Olanda 36 367
Coreea de Sud 57,893 Franţa 36.095
Belgia 48.387 Regatul Unit 26 680

25% din importurile din SUA provin din India, 13% din Sri Lanka, 11% din Australia, 10% din China.

Principalii producători:

Alți producători din Statele Unite:

  • Evoqua Water Technologies (anterior Siemens Water Technologies) folosește cărbune bituminoasă, antracit sau nucă de cocos ca materie primă. Are multe unități de producție, inclusiv plante de recuperare în Statele Unite în Darlington, PA, Parker, Arizona și Red Bluff, CA.
  • Ingevity, o divizie a WestRock, folosește lemnul sau rumegușul ca materie primă cu 2 fabrici din Statele Unite la Covington (Virginia) și Wickliffe (Kentucky) și una în China la Zhuhai.
  • ADA-ES, în Statele Unite, cu 2 fabrici de producție în Louisiana, 68.000 t/an la Red River Parish și 27.000 t/an la Natchitoches.

Alți producători din Europa:

  • Donau Carbon, filială a Donau Chemie Group, grup austriac, produs din cărbune, lignit, nucă de cocos, lemn. Producția din nucă de cocos se desfășoară în Insula Mindanao, în Filipine, în celelalte producții, în Pischelsdorf, în Austria. Activitățile de regenerare se desfășoară în Pischelsdorf și Frankfurt, Germania.
  • CarboTech, un grup german, produce cărbune activ din cărbune la fabrica sa din Essen, Germania.
  • Desotec, o companie belgiană, are o unitate de reactivare în Roeselare, Belgia.

Situația franceză

Producători:

  • Kuraray a achiziționat Calgon Carbon Corp (Chemviron în Europa) care a achiziționat, în 2016, de la Arkema compania CECA care produce cărbune activ în Parentis (40), cu o capacitate de producție de 15.000 t/an.
  • Osaka Gas Chemicals, cu filiala sa Jacobi, ex-PICA, produce și reactivează cărbune activ în Vierzon (18) din 1956. Capacitatea de producție este de 9.500 t/an. Nucile de cocos sosesc cu barca în Le Havre, apoi containerele sunt transportate la Vierzon cu un portus.

Comerț:

Exporturile au fost de 10.837 t, cu principalele piețe la:

  • 14% Italia,
  • 12% Spania,
  • 11% Germania,
  • 9% Belgia,
  • 9% China.

Importurile s-au ridicat la 36.069 t în principal din:

  • 39% din Belgia,
  • 15% din China,
  • 14% din Germania,
  • 6% din Olanda.

Utilizări

Consumul mondial, în 201 8: 2,34 milioane de t, venind, în 2010, la 52% din cărbune, 23% din lemn, 18% din nucă de cocos, 5% din lignit, 2% din boabe și coji de diverse nuci. În 2016, consumul chinezesc a fost de 440.000 de tone.

Sectoare de utilizare: la nivel mondial, în 2017:

Tratamentul apei 41% Farmacie, medicină 6%
Purificarea aerului 30% Automobile 4%
Industria alimentară 14%

Stația de tratare a apei din Syndicat des Eaux d'Île de France, din Choisy le Roi (în medie 350.000 m 3 pe zi de apă purificată și 800.000 m 3 pe zi cu o producție maximă pentru 1,7 milioane de locuitori) folosește 21 de filtre cu cărbune activ care, prin fixarea bacteriilor prezente în apa de tratat, le permite degradarea materiei organice. După ozonare, apa trece printr-un strat de 2,5 m de cărbune activ cu un timp de contact de 10 min. Debitul pe unitate de tratament este de 1.800 m 3/h. Cele trei fabrici ale Syndicat des Eaux d'Île-de-France sunt echipate cu un proces biologic care utilizează cuplarea „carbon activat cu ozon în boabe” care reproduce, în modul accelerat, mecanismele de purificare naturală a apei prin sol.

În prezent, utilizarea sa este în creștere în Statele Unite, pentru fixarea mercurului eliberat prin arderea cărbunelui în centralele electrice pe cărbune. Într-adevăr, „Regula de mercur cu aer curat” a Agenției Statelor Unite pentru Protecția Mediului a intrat în vigoare în aprilie 2015. În 2017, consumul anual al SUA în acest sector a fost de 150.000 t/an.

Alte sectoare importante de consum: tratarea efluenților lichizi (îndepărtarea hidrogenului sulfurat dizolvat), purificarea gazelor, decolorarea zahărului etc.

Utilizări diverse: