Qu'est-ce que la cryogénie et la technologie cryogénique ? Delta Diffusion, spécialiste du nettoyage cryogénique, vous explique l'intérêt de ce procédé dans les applications industrielles.
Qu'est-ce que la cryogénie ?
Cryogénie est un terme venant du grec kyros, qui signifie « froid ». C'est le domaine dans lequel les matériaux sont produits, stockés, transportés et utilisés dans des températures extrêmement froides. Ce procédé permet ainsi d'obtenir des réactions chimiques très intéressantes. Par exemple la cryogénie permet de faire passer les substances de l'état gazeux à l'état liquide ou d'obtenir des formes solides par un très fort refroidissement. La cryogénie est utilisée dans de nombreuses industries comme le nucléaire, la chimie fine, l'industrie plastique, l'agroalimentaire, l'énergie, la production et le transport de gaz liquéfiés et le nettoyage industriel, cœur de métier de Delta Diffusion.
En quoi consiste la cryogénie ?
La cryogénie repose sur la maîtrise de la liquéfaction de gaz (azote, dioxyde de carbone, hélium, hydrogène, etc.) dans le but d'en assurer le transport et la production. L'application industrielle de la cryogénie se base ainsi sur la maîtrise de la circulation de gaz sous leur forme liquide. Suivant l'application, il y a un des règles et des procédures à respecter. Certains gaz peuvent être mélangés à d'autres ou appliqués sur un solide pour le nettoyage ou la destruction. On peut également conserver le gaz liquéfié pour utiliser ses propriétés « réfrigérantes ».
Qu'est-ce la technologie cryogénique ?
Pour atteindre des températures de congélation extrêmes, on utilise les technologies cryogéniques, qui sont des techniques et des procédés sophistiquées. Pour la plupart des cas, quatre méthodes différentes sont utilisées pour obtenir des températures cryogéniques.
1. Conductivité thermique
La conduction thermique est la méthode la plus connue. Il s'agit de la transmission de la chaleur entre deux produits ou matériaux de façon que la chaleur se transfère du produit le plus chaud au produit le plus froid. Ce principe s'applique pour les températures cryogéniques où le froid extrême est transmis par la mise en contact d'un gaz, d'un liquide ou d'un solide avec un liquide cryogénique. Le gaz, le liquide ou le solide exposé atteint ainsi la température cryogénique recherchée.
2. Refroidissement par évaporation
On constate que les atomes ou les molécules ont moins d'énergie sous forme liquide que sous forme gazeuse. L'évaporation d'un produit liquide vise la conversion à l'état gazeux des atomes et des molécules à la surface en leur transférant l'énergie nécessaire pour ce procédé. Une fois le gaz à la surface obtenu, le liquide restant conserve moins d'énergie ce qui le rend plus froid. En induisant le processus d'évaporation, il est possible de réaliser le refroidissement d'un liquide.
3. Refroidissement par expansion rapide
Cette méthode se base sur l'utilisation de l'effet Joule-Thompson. Il s'agit de refroidir le gaz par une brusque expansion de volume ou une chute de pression rapide. Cette méthode est utilisée particulièrement pour la liquéfaction de l'hydrogène et de l'hélium.
4. Démagnétisation adiabatique
La démagnétisation adiabatique est principalement utilisée pour le refroidissement de l'hélium liquide. Elle fait appel à des sels paramagnétiques pour absorber la chaleur. Le sel paramagnétique peut jouer un rôle de nombreux petits aimants. Placés sur un champ magnétique puissant et traités avec un électro-aimant, ces petits aimants génèrent et utilisent de l'énergie. En absorbant l'énergie de ces matériaux à partir d'un gaz, le sel paramagnétique devient de plus en plus froid.
Intérêt de la cryogénie dans l'industrie
Les techniques et les technologies cryogéniques sont utilisées dans un large éventail d'industries. Voici quelques exemples :
Cryogénie dans l'industrie automobile
Dans l'industrie automobile la rétraction à froid est très répandue. Cette technologie permet de s'assurer que les composants individuels du moteur atteignent temporairement une température de congélation et se rétractent légèrement. La rétraction permet de presser les composants dans le moteur avec une légère force pendant l'assemblage. Quand la pièce se réchauffe à nouveau, elle se dilate et devient fermement ancrée dans le moteur. Les gaz liquides, obtenus grâce à la cryogénie, sont ainsi utilisés en automobile pour amener rapidement les composants à un froid extrême.
Cryogénie et l'électronique
Dans le secteur électronique, la cryogénie sert principalement pour les essais des appareils électroniques. Les gaz liquides, tels que l'azote liquide, sont couramment utilisés pour tester si l'équipement peut résister à des températures froides dans le cadre de l'utilisation quotidienne.
Cryogénie dans l'industrie agro-alimentaire
Dans l'industrie agro-alimentaire, les gaz liquides sont utilisés pour le refroidissement cryogénique et l'emballage des produits. La cryogénie est très efficace pour ces procédés en raison de la vitesse de traitement et le fait que les produits soient conservés longtemps de manière optimale.
Cryogénie pour le stockage du GNL
L'industrie du GNL, c'est-à-dire Gaz Naturel Liquéfié, se développe rapidement ces dernières années et présente des avantages environnementaux non négligeables pour le secteur de transport maritime et routier. C'est pour cette raison que le GNL est utilisé de plus en plus comme carburant. La cryogénie est indispensable pour le stockage du GNL, qui, pour qu'il reste liquide, doit être stocké à -162 centigrades.
La marine utilise aussi la cryogénie
Dans le secteur de la marine, la cryogénie sert à stocker et transporter le GNL. Le gaz liquide est utilisé comme carburant par un certain nombre de navire. D'autres navires transportent le GNL dans des grands réservoirs – bunkers, afin d'approvisionner les zones portuaires, ainsi appelées usines de GNL.
Cryogénie et domaine médical
La cryogénie trouve une grande utilité dans le domaine médical. L'azote liquide est utilisé pour effectuer des traitements médicaux spécifiques et pour préserver des structures biologiques complexes, notamment le sang, les cellules, les organes, le sperme et même l'ADN.
Cryogénie dans l'industrie pharmaceutique
La cryogénie est également utilisée dans l'industrie pharmaceutique. L'azote liquide pour refroidir les récipients de stockage et pour mouler les médicaments sous forme de pilules.
Recherche scientifique et cryogénie
La cryogénie permet de générer une grande puissance. Les gaz liquides font souvent objet d'études de physique et des recherches scientifiques. L'hélium, un des gaz liquides les plus forts, sert par exemple pour refroidir les accélérateurs de particules.
Cryogénie et domaine spatial
La cryogénie est utilisée également dans le domaine spatial, en partie à cause de l'énorme puissance que les gaz cryogéniques peuvent générer. Les techniques cryogéniques sont utilisées entre autres pour lancer les satellites et des véhicules où le gaz liquide est le carburant. La cryogénie fait également souvent partie des expériences scientifiques dans l'industrie spatiale.
Séparation de l'air et cryogénie
Dans l'industrie de la séparation de l'air, la cryogénie sert à la purification de l'air pour la production en vrac d'azote, d'oxygène, d'argon et de certains gaz nobles.
Nettoyage cryogénique : une technologie efficace pour les procédés industriels
Lorsqu'on désire de nettoyer à sec les surfaces, la grande majorité des solutions existantes peuvent être moyennement efficaces ou même agressives en raison de leur nature, comme dans le cas des solvants, du sablage, des abrasifs, ou des spatules. Ainsi la cryogénie apparaît comme une solution efficace à ce problème, notamment avec le nettoyage cryogénique. En effet, le nettoyage cryogénique est la méthode employée par de nombreux industriels sur les surfaces encrassées, consistant à projeter de la glace sèche dénommée glace carbonique.
Besoin de conseil en matière de la cryogénie et des techniques cryogéniques ? Delta Diffusion, spécialiste de nettoyage cryogénique, est à votre écoute ! Contactez nos experts pour tout renseignement sur l'équipement de cryogénie.
