Etude du vieillissement des membranes dans l’agro-alimentaire
Résumé
Quel que soit le domaine d’application, les membranes doivent fréquemment subir des procédures de
nettoyage et/ou de désinfection afin d’éliminer le colmatage qui découle de la filtration. Ces nettoyages
sont responsables d’une accélération du vieillissement des matériaux qui impacte directement les
performances techniques et économiques des procédés membranaires. La pérennité de ces derniers passe
par l’identification des principaux facteurs responsables du vieillissement et par la compréhension des
mécanismes qui le régissent. Les travaux effectués au cours de cette étude se sont attachés à étudier le
vieillissement statique de deux membranes d’ultrafiltration différant par la nature de leur polymère et par
leur configuration géométrique : un module spiralé en polyethersulfone ainsi qu’un module fibres creuses
en polysulfone respectivement utilisés dans l’industrie laitière et dans la production d’eau potable. Le
vieillissement statique a été mis en place selon la méthodologie des plans d’expériences qui a permis
l’étude simultanée de la concentration (de la moitié au double de la concentration industrielle utilisée sur
les sites de production d’eau potable ou de filtration du lait), de la température (de 20 à 50°C,
températures auxquelles sont effectuées les procédures de régénération) et du temps de contact
membrane/détergents (de 7 à 180 jours) et ce, pour différents détergents formulés couramment utilisés sur
les sites de production (alcalin, acide, enzymatiques, oxydant chloré et oxydant non chloré). Un des
objectifs de cette étude est d’obtenir des résultats d’intérêt sans utiliser un protocole de vieillissement
accéléré certes plus rapide mais non pertinent scientifiquement (Régula et al., 2013a). Les résultats ont
permis de modéliser statistiquement les modifications membranaires induites par chaque détergent. Ces
modifications ont été suivies aussi bien à l’échelle microscopique que macroscopique afin d’appréhender
le phénomène de vieillissement dans sa globalité : propriétés de transport, propriétés mécaniques,
propriétés de surface, ainsi que les modifications de la composition chimique du polymère constitutif de
la membrane.