Évaluation de la contamination

Nous allons présenter les méthodes d’analyses utilisées pour caractériser l’effluent. Dans le but particulier de caractériser une émulsion avant d’effectuer un traitement, nous allons passer en revue les critères de suivi d’un fluide lors de son utilisation en service (mesure de la concentration en huile par la méthode de la coupure acide, mesure de la concentration tampon par la réserve d’alcalinité, mesure de la concentration en base par le pH). Ces caractéristiques ont pour objectif d’évaluer l’état de dégradation du fluide de coupe et peut-être certaines d’entre elles offrent la capacité de prédire le facteur de concentration de la technique d’évaporation.

3.4.2.1. Évaluation de la dégradation et de la contamination du fluide par les micro-organismes et l’acidité

La diminution de la valeur du pH, à partir d’une variation de 0,5 unité pH, permet de mettre en évidence un début de dégradation du fluide, par les micro- organismes qui produisent des substances acides. Par l’adjonction d’additif, il est possible de remettre le fluide à pH. Mais lorsque le pH chute au-dessous de 7, il est impossible industriellement de « récupérer » le fluide, c’est alors la séparation de phase, par cassage de l’émulsion.

La présence de micro-organismes est un indicateur de dégradation, le fluide neuf en est exempt, cela est dû à la protection par les biocides présents dans le concentré, tandis que le fluide en service s’ensemence, et la prolifération s’accélère, jusqu'au moment où le fluide est inutilisable (l’acidogénèse produite par les bactéries consomme une base de type amine existant dans les additifs et finit par briser l’émulsion par cassage acide). En pratique, le fluide est vidangé avant qu’il n’y ait cassage afin d’éviter des problèmes liés à l’usinage (usure d’outil, malfaçon des pièces, désagrément au niveau du poste de travail,…). Les bactéries aérobies sont mesurées par une méthode rapide quantitative sur milieu nutritif.

Méthode de dosage des bactéries aérobies

La méthode s’appelle Microtest A [Microtest A, 1985] et a été développée par la société France Organochimique, le milieu nutritif (gélose nutritive avec chlorure de tétrazolium) est trempé dans le fluide à traiter, on laisse incuber à 30°C dans une étuve pendant trois jours. Ensuite, on compare par rapport à une gamme étalon qui varie de 103 _{à 10}8 _{en nombre de colonies/ml.}

3.4.2.2. Évaluation de la contamination par la conductivité

La conductivité traduit la résistance électrique du liquide entre deux électrodes. Les risques d’instabilité de l’émulsion sont dus à une variation de conductivité [Cetim, 1997], qui est liée à la présence :

– de sels de calcium provenant de l’eau du réseau;

– de fines particules métalliques produites lors de l’usinage. et qui vont favoriser l’instabilité du produit.

L’augmentation de l’élément calcium est due à la concentration des sels de dureté à cause de l’évaporation journalière de l’eau du fluide en service, le fluide est particulièrement sensible lorsqu’on utilise une eau dure pour la préparation d’une émulsion.

3.4.2.3. Les méthodes de mesures de la concentration

Les méthodes sont : la réserve d’alcalinité, le dosage de composé tensio-actif, la coupure acide et la concentration en bore.

Méthode de la réserve d’alcalinité

La méthode de la réserve d’alcalinité est une méthode Cetim issue de la norme ISO 9963 [ISO 9963, 1996] de dosage acide-base qui prend en compte la mesure du volume d’acide. Dans un bécher, on ajoute 10 ml de produit et 50 ml d’eau

déminéralisée, puis on dose avecune solution d’acide chlorhydrique HCl 0,1 Nen

suivant le pH à l’aide du pHmètre, une courbe de dosage est ainsi obtenue. La

valeur d’acide ajouté à retenir est la valeur du virage base-acide (point équivalent).

La réserve d'alcalinité exprime le pouvoir tampon du fluide, il permet de maintenir un pH voisin de 9, zone de pH moins favorable au développement des micro-organismes. Le pH traduit le degré de basicité du produit dû à une base faible. En pratique, la réserve d’alcalinité est une des méthodes utilisée pour suivre la concentration du pouvoir tampon du fluide en service. Elle permet de comparer le volume d’acide ajouté sur le fluide en service, à celui du fluide neuf et vérifier s’il est nécessaire de faire des ajouts d’additif.

Les émulgateurs permettent la stabilité de l'émulsion. On dosera les tensio-actifs anioniques.

Méthode de dosage de tensio-actifs anioniques

La méthode de dosage de tensio-actifs anioniques est une méthode confidentielle utilisée par la société Condat. Elle permet la détermination de la concentration d’une émulsion par neutralisation des agents tensio-actifs anioniques. Les tensio- actifs anioniques sont neutralisés par un réactif cationique, solution d’hyamine. La fin de la réaction est appréciée grâce à une réaction colorimétrique. On ajoute un réactif de titration (bleu de bromophénol) à 10 ml d’échantillon jusqu’à l’apparition d’une coloration bleue pâle de la couche de tétrachlorure de carbone. Le volume de la solution coulée est multiplié par un coefficient correcteur qui donne le pourcentage de concentration.

Méthode de la coupure acide

La méthode de la coupure acide fait référence à la norme IP 137 [IP 137, 1981]. Le mode opératoire est de mettre 100 ml du fluide dans une fiole Dargatz (précision 0,1 ml) et d’ajouter 30 ml d’acide chlorhydrique à 20 %, et de laisser reposer à une température de 80°C durant vingt-quatre heures à l’étuve.

Le cassage sur le fluide de type émulsion peut être partiel entre le fluide neuf et usé. La limite entre les deux phases (aqueuse et organique) n’est en général pas distincte. Cette méthode est relativement imprécise mais l’ordre de grandeur sera

La méthode de la coupure acide permet de séparer l’huile et les émulgateurs du concentré, mais aussi le volume d’huile étrangère polluante (huile de glissière, de graissage, hydraulique).

La concentration en élément bore provient des additifs de performance (extrême pression, inhibiteurs de corrosion). De plus, les esters boriques sont des additifs qui confèrent le pouvoir tampon. Le dosage du bore est effectué sur un spectromètre d’émission ICP selon la Norme NF ISO 11 885 [ISO 11 885, 1996]. La surveillance par l’opérateur du fluide en service s’effectue par ajout de concentré successif (formation d’une émulsion enrichie ou appauvrie à partir du concentré), ce qui permet d’éviter une forte variation de pH, de la réserve d’alcalinité, de la concentration en huile pour avoir une valeur moyenne prédéfinie à l’avance.