Le nettoyage chimique des membranes en céramique et/ou fibres creuses après une étape de filtration doit recevoir l’attention qu’il mérite. Avoir défini un protocole de nettoyage efficace est tout aussi important qu’avoir optimisé les conditions de filtration lorsqu’il s’agit d’un procédé de filtration en flux tangentiel dans votre Downstream. De plus, j’oserais dire que ce dernier est encore plus important.
Si, après filtration, nous ne nettoyons pas correctement, la perméabilité des membranes diminuera batch après batch, entraînant un remplacement prématuré de celles-ci et augmentant ainsi les coûts. La « perméabilité » est le paramètre de référence pour évaluer l’efficacité d’un nettoyage chimique, et elle est définie par l’équation suivante :
Le terme « Kt » est un paramètre de normalisation dépendant de la température. Si la perméabilité est mesurée à 25 ºC, ce terme vaut 1, tandis que si la température est supérieure ou inférieure à cette valeur, il prendra respectivement des valeurs plus faibles ou plus élevées. Toutes les nouvelles membranes ont une perméabilité de référence indiquée par le fabricant. Lorsque l’utilisateur final reçoit la membrane, la perméabilité doit être validée avant la première utilisation. Il est très fréquent que la valeur mesurée diffère de celle indiquée par le fabricant, ce qui est principalement dû à la qualité de l’eau utilisée lors du processus de validation. Chaque fois que nous nettoyons la membrane, nous devons tenter d’atteindre la valeur de notre objectif de référence dans une marge de ± 20 %. Si la perméabilité n’est pas dans cette marge, il est conseillé de recommencer le nettoyage. Il existe quelques recommandations de base concernant les produits chimiques, les conditions (concentration et température) et les temps de contact. Ces recommandations doivent être adaptées à chaque type de procédé. Selon le type d’encrassement (organique ou inorganique), certains produits seront plus adaptés que d’autres. En plus des produits de base comme NaOH, HNO3 ou H3PO4, il existe d’autres alternatives commerciales qui incluent un mélange de produits chimiques capables d’attaquer différents types d’encrassement en même temps. Au final, la clé est de trouver le procédé et le produit qui éliminent le mieux l’encrassement. Lorsque je parle du nettoyage des membranes, j’aimerais insister sur le terme « efficacité ». En effet, le temps nécessaire pour réaliser ce type de nettoyage ainsi que la consommation d’eau associée peuvent avoir un impact significatif sur un cycle de production. Il ne s’agit donc pas seulement de laisser les membranes propres, mais de le faire dans un temps optimal avec une gestion de l’eau optimale. Nous avons donc une double tâche lors du développement et de l’exécution des procédés de filtration en flux tangentiel : optimiser notre procédé de filtration sans négliger l’optimisation du nettoyage ultérieur.
Nos équipements de filtration M1 (illustré ci-dessous) et M2 peuvent intégrer à la fois des membranes en céramique et en fibres creuses. Les conditions de nettoyage de chacune sont différentes, mais toutes deux suivent une stratégie commune :
- Rinçage à l’eau avec perméat fermé.
- Recirculation d’une solution basique via le circuit et à travers la membrane (avec sorties de perméat fermées).
- Rinçage à l’eau (avec sorties de perméat fermées).
- Recirculation d’une solution basique avec sortie de perméat ouverte. Cette étape peut aussi être combinée avec l’ajout de NaOCl.
- Rinsing with water with open permeate outlet, until achieving neutrality.
- Recirculation avec une solution acide avec sortie de perméat ouverte.
- Rinçage à l’eau avec sortie de perméat ouverte, jusqu’à obtenir la neutralité.
L’étape acide n’est pas toujours nécessaire. Afin d’évaluer cette nécessité, nous recommandons qu’à la fin du nettoyage basique une mesure de la perméabilité soit réalisée. Si la perméabilité a été récupérée, il ne sera pas nécessaire de procéder à l’étape acide. À l’inverse, si les membranes n’ont pas été récupérées, il reviendra à l’utilisateur final de décider s’il procède à l’étape acide ou, au contraire, répète à nouveau l’étape basique.
Lorsque nous développons des procédés de filtration en flux tangentiel chez BIONET, nous cherchons à sélectionner à la fois la technologie de filtration la plus appropriée (type de membrane et conditions) et un protocole de nettoyage adéquat, adapté à chaque type de produit filtré.
