Les boîtes à gants sous atmosphère contrôlée sont accompagnées par des unités de purification de biogaz. Pour la désignation du processus dans sa globalité, ce terme n’est, cependant, pas assez précis. Très généralement, on y sous-entend l’élimination des traces résiduelles d’humidité (H2O) et d’oxygène (O2) dans un gaz (argon – Ar, azote – N2), qui est déjà pur, ou dans un mélange avec de l’He – hélium.
L’importance des unités de purification de biogaz
Dans certaines applications précises, pour éliminer les traces d’azote dans l’argon, le gaz neutre passe sur un composé chauffé à base de titane. Pour précision, les unités de purification de biogaz sont créées afin que les traces dans les gaz de travail ou gaz porteurs, qui constituent l’atmosphère pure de la boîte à gants, soient éliminées. Elles sont de loin conçues comme purificateurs d’air.
C’est la raison pour laquelle le démarrage de l’unité de purification de gaz doit se faire au préalable lors de la mise en route d’une installation. Il en est de même de l’évacuation de l’air présent à l’intérieur de la boîte à gants. Il s’agit d’une opération réalisée le plus souvent par une purge en gaz neutre, aussi appelée « balayage ». Celle-ci vise à débarrasser de la boîte à gants l’air qui y est présent.
Unité de purification : quel principe ?
Une unité de purification a un principe qui consiste à faire circuler à travers l’unité de purification, en boucle fermée et en continu, le gaz de l’enceinte hermétique. Le gaz purifié est réinjecté dans la boîte à gants une fois passé dans l’unité de purification. Grâce à cet échange permanent, unité de purification-boîte à gants, permet avant tout de renouveler l’atmosphère de l’enceinte hermétique qui va être mesurée et contrôlée. L’atmosphère peut alors être contrôlée et mesurée.
Cet échange est également la base de la conservation de la pureté interne. La purification du gaz à travers l’unité de purification est aussi un processus incontournable permettant l’élimination de tout effet de micropollution présent dans la boîte à gants.
On peut obtenir et maintenir à un niveau de pureté très bas les teneurs résiduelles en O2 et H2O (dans une gamme de 0 à 5 ppm) grâce à une unité de purification bien dimensionnée couplée à une boîte à gants de classe 1 (norme ISO 10648-2).
Les éléments constituant les unités de purification de biogaz
Certains composants constituent une unité de purification. Dans les performances finales de l’unité de purification, ces composants sont d’une grande importance.
- L’épurateur. Réalisé en inox, l’épurateur est le réacteur contenant les deux espèces chimiques permettant l’adsorption de l’humidité et de l’oxygène du gaz porteur.
- Le tamis moléculaire. Il est constitué de petites zéolithes pour l’adsorption du H2O.
- Le catalyseur cuivre en granulé. Celui-ci permet d’adsorber l’O2.
- Le ventilateur hermétique. Ce dernier est le cœur de l’installation. Il permet la circulation du gaz entre l’épurateur et la boîte à gants.
- Le coffret de commande avec automate Programm Logical Controller (PLC). Celui-ci assure l’automatisation de plusieurs opérations. Il peut s’agir de la régulation de pression, maintenant la pression de la boîte à gants à un niveau légèrement supérieur à celui de la pression atmosphérique. Mais aussi de la régénération de l’épurateur de façon automatique, assimilée à une réactivation des charges de l’épurateur lorsque celles-ci sont saturées.
- L’écran tactile couleur. L’écran est connecté à tous les capteurs de l’installation et relié au coffret de commande. Sur l’écran, sont affichées toutes les données indispensables (valeurs O2 et H2O, pression, graphes, alarmes paramétrables, température, autres opérations configurables).
- L’ensemble de tuyauterie inox et vannes automatisées. Ils permettent de gérer le circuit de purification et disposent de caractéristiques qui sont également importantes dans la qualité finale.
Les boîtes à gants intégrant des unités de purification
Sont classées dans la famille d’utilisation « protection des produits » les boîtes à gants intégrant des unités de purification de biogaz, par comparaison à une autre qui est dédiée à la protection des opérateurs. Cependant, les deux ne sont pas nécessairement contradictoires.
Les boîtes à gants purifiées sont très présentes dans différents secteurs de l’industrie comme de la recherche. Dans les secteurs de la chimie (chimie organométallique, synthèse, etc.), elles sont très largement utilisées. La biologie ainsi que la physique en font aussi usage en vue de la reproduction des atmosphères anaérobies.
Les boîtes à gants intégrant des unités de purification de biogaz prennent des dimensions plus importantes dans le secteur industriel. Dans ce dernier, elles constituent de véritables postes de travail professionnels en défense, spatial et aéronautique (encapsulation de boîtiers électroniques, soudure titane, fabrication additive, etc.).
