EFFET DE CHAUFFAGE ET DE REFROIDISSEMENT DU FED SUR LA QUALITÉ DU PRODUIT ET LA DURÉE DE CONSERVATION

Au fur et à mesure que ce secteur se développe, nous acquérons plus d’expérience et nos meilleures pratiques en matière de traitement des FED évoluent. Dans ce document de présentation technique, nous aborderons les questions les plus courantes concernant la pureté du FED, notamment la durée de conservation et la manipulation du FED dans des environnements chauds ou froids.

Qualité du FED dans des conditions chaudes

L’histoire des systèmes FED et RCS a commencé en Europe il y a plus de dix ans. Comme cette partie du monde a été la première à adopter cette technologie, l’ISO (International Standard Organization) a élaboré la première norme sur la qualité, les essais et la manipulation des FED, l’ISO 22241. Comme il s’agissait d’une nouvelle industrie, l’ISO a rédigé une norme prudente pour garantir l’efficacité du FED et la sécurité du public. Dans le cadre de la norme, l’ISO a inclus les directives relatives à la durée de conservation recommandée pour le FED en fonction de la température, comme indiqué dans le tableau 1.

Quelle est l’importance de la température de conservation et comment le FED est-il affecté?

Tout d’abord, il est important de noter que ce tableau indique la durée de conservation recommandée à une température constante. Ainsi, par exemple, si le FED est entreposé dans un endroit chauffé à 95ºF (35ºC) le jour, mais refroidi à 77 ºF (25 ºC) la nuit, la durée de conservation du FED se situe entre six et dix-huit mois. De plus, puisque cette période comprend au moins un hiver, il est probable qu’il y ait eu Page 3 une période où le DEF était bien en dessous de 77 ºF (25 ºC). C’est pourquoi nous sommes plus qu’à l’aise pour affirmer que la durée de conservation du FED est d’au moins un an.

D’un point de vue chimique, que se passe-t-il en théorie qui pourrait mettre le FED hors spécifications alors qu’il se trouve dans un entrepôt?

Il n’est pas possible que le formaldéhyde, le biuret ou l’un des ions métalliques apparaissent dans la solution lorsque le produit reste sur une étagère pendant une période prolongée. Le seul paramètre qui pourrait changer est l’alcalinité sous forme d’ammoniac.

Avec la chaleur et le temps, une partie de l’urée peut réagir avec l’eau pour former de l’ammoniac et du CO2. Ces deux composés sont hautement solubles dans l’eau elle-même. L’ironie est que l’ammoniac est l’agent actif dans le système RCS. Lorsque le FED est injecté dans le système RCS, qui est à une température très élevée, la première réaction est celle de l’urée avec l’eau pour former de l’ammoniac. C’est l’ammoniac qui réagit avec les NOX sur le catalyseur pour produire du N2 et de l’eau.

Comme vous pouvez le constater, la « décomposition » du FED sur l’étagère ne l’endommage pas du tout. Oui, il est possible qu’une certaine quantité d’urée ou d’ammoniac soit perdue par cette réaction sur le rayonnage, mais l’effet sur la qualité du FED est négligeable. Même si la norme ISO fixe cette limite pour l’ammoniac, le fait de dépasser cette spécification particulière n’affecte pas les performances du FED.

Alors pourquoi le comité ISO a-t-il inclus ces directives sur la durée de conservation?

L’ammoniac a une forte odeur chimique et l’on craignait que le public consommateur ne soit pas enclin à utiliser le FED s’il avait une odeur chimique. Avec douze ans d’utilisation du FED en Europe et huit ans aux États-Unis, la durée de conservation n’a pas été un problème. En outre, le marché du FED a atteint un niveau de consommation tel qu’il n’y a aucune raison de ne pas écouler son stock, même sur une étagère de magasin, dans l’année. Dans l’ensemble, la durée de conservation du FED ne devrait pas poser de problème.

Qualité du FED dans des conditions froides

Que se passe-t-il lorsque le FED gèle, que ce soit dans un contenant ou dans un équipement, pendant son utilisation?

Pour tenir compte de ce problème potentiel, la concentration de 32,5 % d’urée dans le FED a été choisie parce qu’il s’agit du point eutectique des solutions urée/eau et qu’il présente le point de congélation le plus bas de tous les mélanges urée/eau, soit 12 ºF (-11 ºC). Le point eutectique est un paramètre critique. C’est le point auquel le mélange va geler et dégeler comme l’eau et la glace. Lorsque le FED à 32,5 % d’urée congelé dégèle, il est entièrement liquéfié, sans solide résiduel. C’est la clé d’une exploitation hivernale sûre des équipements qui pourraient subir le gel du FED dans les réservoirs.

Que se passe-t-il lorsque la concentration d’urée dépasse 32,5 %?

Lorsque le FED commence à refroidir, l’urée se « relargue » ou se cristallise et tombe au fond du réservoir ou de la cuve. Au fur et à mesure que la température continue à baisser, l’urée continue à se relarguer jusqu’à ce que la concentration d’urée atteigne le point eutectique, 32,5 %, puis gèle comme indiqué ci-dessus. Si la température reste froide suffisamment longtemps, le FED gèlera et deviendra un mélange d’urée relarguée pure et de FED gelé. Le tableau 2 montre la température à laquelle les solutions d’urée et d’eau de différentes concentrations commenceront à se relarguer.

Lorsqu’une solution urée/eau gelée dégèle, l’inverse de la réaction chimique décrite ci-dessus se produit. Lorsque la température dépasse 12 ºF (-11 ºC), le FED congelé dégèle, ne laissant que l’urée relarguée. En fonction de la concentration de la solution urée/eau, au fur et à mesure que le liquide se réchauffe, cette urée relarguée se redissoudra jusqu’à la concentration autorisée dans le tableau 2 à chaque fois que la température sera atteinte.

Qu’arrive-t-il au FED lorsqu’il gèle dans un récipient fermé?

Lorsque le FED descend en dessous de 12 ºF (-11 ºC), le gel peut se produire. Lorsque la température dépasse 12 ºF (-11 ºC), le FED congelé dégèlera.

La concentration d’urée dans le FED liquide et le FED solide est la même. Si le FED a partiellement gelé dans un contenant scellé ou un réservoir de FED, le FED liquide peut encore être utilisé jusqu’à ce que le FED restant dégèle. Ceci est important pour le fonctionnement du véhicule dans les climats froids. Les véhicules équipés de réservoirs de FED sont dotés de dispositifs de chauffage pour dégeler le FED lorsque le moteur est démarré. Au fur et à mesure que le FED dégèle, le FED liquide peut être et sera utilisé car il contient la bonne concentration d’urée.

Le point le plus important à souligner est que ce cycle de gel/dégel du FED n’a aucun effet sur la qualité du FED, peu importe le nombre de fois qu’il se produit. Un gallon de FED qui a subi dix cycles de gel/dégel n’est pas de moindre qualité que le FED qui n’a jamais gelé une seule fois.

Si l’on trouve du FED solide ou cristallisé dans un récipient ou un système scellé et que l’on pense qu’il est supérieur à 12 ºF (-11 ºC), il est très probable que le système n’était pas correctement scellé, que l’eau s’est évaporée, que la concentration d’urée a augmenté et que ce que l’on observe est probablement de l’urée relarguée.

Pourquoi un client verrait-il du FED gelé ou de l’urée relarguée dans son équipement mobile ou ses systèmes de stockage après l’hiver?

Les faits scientifiques sont que le FED solide ne peut pas se produire au-dessus de 12 ºF (-11 ºC) à moins que la concentration d’urée ait augmenté. Cela peut se produire par évaporation ou sublimation de l’eau pendant l’hiver dans des équipements qui ne sont pas étanches. Il semble très improbable que cela puisse se produire dans une bouteille, un fût ou un conteneur scellé. Si l’on observe un solide dans un système scellé qui est clairement supérieur à 12 ºF (-11 ºC), il y a eu une quelconque manipulation, c’est-à-dire qu’on a remis du FED déjà trop concentré dans un contenant, ou le contenant n’est pas scellé correctement.

S’il y a évaporation, examinons avec quelle facilité les solutions d’urée et d’eau se resolubilisent lors du réchauffement. Pour l’évaluer, des solutions d’urée à 35, 40, 45 et 50 % ont été préparées et congelées, puis laissées décongeler. Le tableau 3 montre ce qui a été observé.

Cette enquête a montré que lors du réchauffement, si la concentration d’urée est de 40 % ou moins, l’urée se remet en solution sans agitation. Au-dessus de 40 %, lorsque l’urée se redissout dans le liquide, le liquide autour de l’urée solide devient saturé et empêche davantage d’urée d’entrer en solution. La concentration d’urée dans le liquide situé près du sommet de la cuve reste inférieure à la concentration initiale.

Cependant, une fois que l’agitation est assurée, ce qui mélange le liquide saturé et sous-saturé, l’urée restante retourne rapidement en solution dans le cas de la solution à 45 %.

La solution à 50 % prend plus de temps en raison d’une autre propriété particulière des solutions urée/eau. Lorsque l’urée est dissoute dans l’eau, une réaction endothermique se produit. Ce phénomène est inhabituel dans la nature et signifie que la solution se refroidit à mesure que l’urée se dissout. Lorsque le FED est fabriqué dans une usine de mise en solution, il se refroidit à 40 ºF (4 ºC) lorsque l’urée est ajoutée à l’eau. Lorsque la solution à 50 % est agitée pour redissoudre l’urée, la solution se refroidit en dessous de la température de relarguage de 62 ºF (17 ºC), ce qui empêche une dissolution complète. Cependant, dès que la solution se réchauffe au-dessus de 62 ºF (17 ºC), l’urée se remet en solution. Il faudrait une évaporation considérable de l’eau pour qu’une solution de FED passe de 32,5 % à 50 %. Mais si un système contenant du FED reste tout l’hiver complètement ouvert à l’air, c’est possible.

Quelles sont les meilleures pratiques pour manipuler correctement le FED et le stocker pendant l’hiver?

1. Si, après l’hiver, les utilisateurs voient du FED solide dans le réservoir de FED et que la température est supérieure à 50 ºF (10 ºC), alors la concentration d’urée est probablement de l’ordre de 40 à 45 %. Si la température est plus froide, c’est-à-dire 35 ºF (2 ºC), la concentration d’urée pourrait encore se situer dans la fourchette de 40 à 45 %, mais pourrait n’être que de 35 à 40 %. La concentration pourrait être corrigée en ajoutant de l’eau déminéralisée dans le réservoir à raison de 10 % de la quantité de FED dans le réservoir si la température est de 35 ºF (2 ºC), ou de 20 % du volume du réservoir de FED si la température est supérieure à 50 ºF (10 ºC), puis en complétant avec du FED neuf. Cela redissoudrait l’urée relarguée, mais la concentration finale d’urée pourrait être de l’ordre de 30 à 40 %. Il faudrait utiliser de l’eau déminéralisée de qualité. Cela suppose, bien sûr, que l’opérateur ait la possibilité, peut-être grâce à un système de diagnostic embarqué, de déterminer la quantité de liquide contenue dans le réservoir de FED. Il est possible, en supposant que la concentration d’urée est inférieure à 45 % et que le réservoir de FED est moins qu’à moitié plein, de simplement mettre du FED neuf. Cela dissoudrait l’urée salée mais donnerait une solution de FED de l’ordre de 35 à 40 %. L’équipement RCS est doté d’un système de diagnostic embarqué qui surveille la qualité du FED (concentration). L’utilisateur final devra confirmer auprès de son fournisseur d’équipement que la présence de FED dans la plage de concentration d’urée de 35 à 40 % n’affectera pas le système de diagnostic embarqué.
2. Sachant que la proposition 1 exige de l’opérateur qu’il fasse preuve de jugement et qu’il émette des hypothèses sur la quantité et la concentration du FED, il pourrait être plus simple, lorsque de l’urée cristallisée est présente et que l’on pense que le système est à plus de 50 ºF (10 ºC), de nettoyer le système FED et de le remplir avec du FED neuf. C’est relativement simple. Il suffit de remplir le réservoir FED avec de l’eau du robinet, puis de le vider. L’urée se dissout facilement dans l’eau, qui est alors essentiellement un engrais liquide. Il peut être versé dans les canalisations, sauf si les volumes sont importants, auquel cas l’utilisateur de l’équipement peut souhaiter vérifier auprès de l’installation de traitement des déchets locale les recommandations d’élimination appropriées. Remplissez ensuite le système avec du FED neuf. La petite quantité d’eau résiduelle du robinet n’endommagera pas le système RCS ou le catalyseur.

Pratiques exemplaires pour l’entreposage de l’équipement RCS pendant l’hiver

Pour les hivers à venir, les utilisateurs d’équipement RCS qui stockent leur équipement pendant l’hiver devraient vidanger le réservoir de FED. Au printemps suivant, le réservoir doit être rempli de FED neuf. Tout FED congelé ou urée relarguée aura un effet négligeable sur le FED neuf.

Si le réservoir de FED de l’équipement RCS est vidé avant l’hiver, le FED doit être éliminé de façon appropriée (vérifiez auprès de votre État et de votre installation locale de traitement des déchets) ou remis dans un contenant de stockage de FED acceptable. Le seul contenant acceptable pour l’entreposage du FED serait un baril ou un réservoir qui a déjà été utilisé pour le FED.

Une autre solution d’entretien hivernal pour les équipements RCS consiste à remplir le réservoir de FED à 95 % ou 100 %. En procédant ainsi, l’espace d’air sera réduit, ce qui empêchera le réservoir de « respirer » et réduira considérablement l’évaporation de l’eau. Ainsi, toute évaporation d’eau aura un effet négligeable sur la concentration d’urée dans le FED.

En résumé, lorsque vous entreposez un équipement RCS pendant l’hiver, assurez-vous que le réservoir de FED soit plein ou vide.

Il s’agit donc de la science, des effets et de l’aspect pratique de l’utilisation du FED sur le terrain en ce qui concerne la température du FED. Si vous avez d’autres questions sur la science du FED et du RCS, veuillez appeler la ligne d’assistance technique Commercial & Industrial FED de PEAK au 800 477-5847.