Brochure Gases for Life

Gases for Life
Oxygène, azote et bien plus encore
Les gaz industriels sont aussi essentiels que l'eau et l'électricité.
Même dans la vie quotidienne.
Qu'est-ce que les gaz industriels ?
Qu'est-ce que l'air ?
On désigne par Gaz Industriels les gaz présents dans l'air
oxygène, azote, argon, xénon, néon, krypton, dioxyde de
carbone CO2, hélium ainsi que l'acétylène et l'hydrogène
sans oublier les mélanges de tous ces gaz. Chez Messer,
nous avons choisi de nommer nos gaz industriels « Gases
for Life » (gaz pour la vie). Ces derniers sont produits à
grande échelle et deviennent aussi essentiels que l'eau et
l'électricité dans beaucoup de procédés de fabrication de
produits de la vie quotidienne.
Ce que nous appelons communément « air » est un mélange de différents gaz formé par l'atmosphère
de notre planète. L'air est composé
essentiellement d'azote (78%) et
d'oxygène (21%), d'une petite partie
d'argon (1%) et d'autres gaz dits « rares
» en très petites quantités .
D'où viennent-ils ?
Comment récupérer les gaz contenus dans l'air ?
L'oxygène, l'azote, l'argon, le xénon, le néon et le krypton
sont fabriqués à partir de l'air ambiant. Le dioxyde de carbone ou gaz carbonique CO2 est quant à lui capté sur les rejets
gazeux émis par les industries chimiques et biologiques.
Il est ensuite liquéfié et purifié. Il peut aussi être issu de
sources naturelles. L'hydrogène et l'acétylène sont produits
chimiquement. L'hélium est extrait de sources naturelles
dans le sous-sol.
Afin de récupérer ces gaz, nous utilisons des unités de séparation d'air
qui peuvent dépasser 60 mètres de hauteur. Dans ces unités, nous
mettons en oeuvre un procédé physique pour séparer les différents
composants de l'air. Voici de manière simplifiée comment se déroule ce
procédé, appelé également rectification à basse température :
Séparation d'air
• fi
ltré
(dépoussiéré) et
comprimé à environ 6 bar
• p
ré-refroidi
avec de l'eau de
refroidissement
dans un tamis moléculaire et débarassé du CO2
• r efroidi
à -175 °C dans un
échangeur thermique, puis
liquéfié
• décomposé
Kr Ar
C2H2
H2
O2
Ne
N2
Gaz
industriels
Sources naturelles
en oxygène et
azote liquides et gazeux dans
une colonne de séparation
• d
écomposé
également en
argon liquide
Les gaz de l’air azote, oxygène
et argon ainsi produits sont
ensuite stockés sous forme
liquide dans des réservoirs
cryogéniques.
Rejets industriels
Ar
(0,9 %)
O2
(21 %)
L'air ambiant que nous respirons est successivement :
• s
éché
Production
chimique
Dioxyde de carbone CO2, néon Ne, hélium He, méthane
CH4, krypton Kr, hydrogène H2, protoxyde d'azote N2O,
monoxyde de carbone CO, xénon Xe (0,1 % au total)
N2
(78 %)
De quelle manière nos gaz industriels « Gases for Life » parviennent-ils chez nos clients ?
Pour répondre aux besoins en petites quantités, les gaz sont
stockés dans des bouteilles sous pression. Lorsque nos clients
ont besoin de gaz industriels en grandes quantités, nous installons sur leurs sites des réservoirs fixes permettant de stocker
des gaz tels que l'oxygène, l'azote, l'argon ou le CO2 sous forme
liquide. Les gaz liquéfiés sont transportés depuis nos sites de
production jusque chez nos clients dans des camions citernes.
Plus un utilisateur a des besoins en gaz industriels élevés, plus il
se doit d'être proche du lieu de production des gaz qu'il utilise.
En règle générale, les gaz sont produits là où se trouvent les besoins, à savoir à proximité des zones industrielles importantes.
Les grands sites industriels tels que les aciéries ou les industries
chimiques, ont des besoins en gaz industriels si importants
qu'une unité de séparation d'air est parfois exploitée à demeure
sur leur site. Une ou plusieurs grandes entreprises peuvent être
aussi alimentées en gaz industriels par des réseaux de pipelines,
notamment dans des zones industrielles où nous sommes
implantées.
Qui utlise nos « Gases for Life » ?
Qui est le groupe Messer ?
Les gaz industriels sont utilisés à différents degrés de
pureté et à différentes fins. Selon leur utilisation, ils se
déclinent en gaz alimentaires, gaz pharmaceutiques, gaz
médicaux, gaz spéciaux ou gaz de soudage par exemple.
Les gaz industriels permettent de rendre les procédés de
production plus sûrs et plus économiques et d'améliorer la
qualité des produits. Souvent, ils contribuent à la protection de l'environnement. Certains procédés et applications seraient même impossibles sans les caractéristiques
chimiques des gaz. Les secteurs d'activité typiques qui utilisent des gaz sont les suivants : l'automobile, la sidérurgie,
les technologies de l'environnement, l'agroalimentaire et
les boissons, le bâtiment et travaux publics, la métallurgie,
le verre et la céramique, la médecine et l'industrie pharmaceutique, l'industrie chimique ainsi que la recherche et
le développement.
Gaz
industriels
Messer est le plus grand spécialiste de gaz industriels dirigé
par son propriétaire. Adolf Messer a fondé la société en
1898 et c'est son petit-fils Stefan Messer (photo) qui dirige
l'entreprise aujourd'hui. Lui et ses plus de 5 000 collaborateurs en Europe et en Asie travaillent selon des valeurs bien
définies : Ce sont entre autres l'orientation vers les clients et
les collaborateurs, la responsabilité sociale, la responsabilité d'entrepreneur, l'excellence ainsi que la confiance et le
respect. Le siège social de ce groupe familial Messer se trouve
à Bad Soden près de Francfort.
O
Oxygène
Une tendance à vouloir
se lier
Symbole chimique : O
Ressources :
20,9 pour cent dans l'air ;
50,5 pour cent dans l'ensemble
de l'atmosphère, l'hydrosphère, la
biosphère et la lithosphère
Point d'ébullition : - 183 °C
L'oxygène liquide sous pression
atmosphérique n'occupe que
1/854ème de son volume gazeux.
Point de congélation : - 219 °C
Caractéristiques chimiques :
Très réactif, il se lie avec presque
tous les autres éléments. Il intervient
dans la plupart des procédés de
combustion et de corrosion.
Extraction : Séparation d'air
Applications
Accélération des réactions d'oxydation dans différents secteurs et
procédés ; augmentation des
températures de process dans
la métallurgie, l'industrie des
céramiques et du verre ; accélération
de procédés biologiques et biochimiques, par exemple dans le
cadre du traitement d'eau usées
(stations d'épuration biologique) ;
aide respiratoire dans le domaine
médical, ainsi que beaucoup d'autres
applications encore.
L'oxygène permet par
exemple de faciliter le
thermoformage et le
raffinage du verre.
Plus de la moitié, à savoir précisément 50,5 pour cent des parties de notre
planète accessibles à l'homme, sont composés d'oxygène. C'est le pourcentage
de cet élément dans l'atmosphère, l'hydrosphère (les eaux) et la lithosphère
jusqu'à une profondeur de 16 kilomètres. Rien que par sa masse, l'oxygène est
ainsi l'élément de base le plus important de notre monde
L'oxygène tient son nom d'une erreur de la science naturelle ancienne. Au
18ème siècle, les pionniers de la chimie pensaient que ce gaz incolore et inodore
était responsable de la formation des acides. C'est pourquoi, ils l'ont appelé
Oxygenium (formateur d'acide), dérivé du mot grec oxys qui veut dire acide.
D'ailleurs, dans l'espace, l'oxygène est le troisième élément après l'hydrogène et
l'hélium, mais avec une fraction massique beaucoup moins importante que sur
terre. Dans le système solaire, il représente environ 0,8 pour cent. Le caractère
réactif de l'oxygène est exploité par des entreprises industrielles qui cherchent
à rendre leurs productions plus efficaces à moindres coûts : l'oxygène intervient
dans la plupart des procédés industriels dans lesquels des combustions ou
réactions chimiques jouent un rôle, depuis le recuit d'acier jusqu'au traitement
d'eau.
L'oxygène médical
joue un rôle
important en tant
que gaz respirable.
Le froid de l'azote liquide
stabilise les sols sur les
chantiers de terrassement.
N
Azote
A la base de la vie
Symbole chimique : N
Ressources :
Présent à environ 78 pour cent en
volume, l'azote est le composant le
plus important de l'air, sa fraction
massique par rapport à la lithosphère
est de 0,03 pour cent
L'azote est un composant essentiel des aminoacides et, en tant que tel, un
élément de base de toute forme de vie. Sans cet élément dont le symbole chimique est N, il n'y aurait pas de métabolisme, pas de protéines et pas d'ADN, ni
pour les plantes ni pour les animaux ou les hommes. L'azote représente presque
2 kg du poids d'un adulte de 70 kg.
Son nom allemand (Stickstoff = matière étouffante) vient du fait qu'il est
capable d'étouffer aussi bien des flammes que tout être vivant. Le nom
scientifique Nitrogenium est dérivé du mot grec « nitros » qui veut dire nitrate
de potassium, molécule à partir de laquelle l'azote était extrait avant l'invention
de la séparation d'air.
99 pour cent de l'azote de la terre se trouvent dans l'air. La plupart des plantes
consomment de l’azote à partir de composés présents dans les terres
arables. C'est pourquoi, plus de 80 pour cent de la production d'azote mondiale
(environ 40 millions tonnes par an) sont utilisés uniquement pour la fabrication
d'engrais chimique.
De l'azote pur est entre autres utilisé pour gonfler les pneus des avions de sorte
que les roues ne prennent pas feu lors du décollage et de l'atterrissage suite au
fort développement de chaleur. L'azote fait aussi fonction de gaz propulseur,
par exemple pour la crème chantilly, ou de gaz de protection pour l'emballage
de produits alimentaires.
L'azote liquide est utilisé en cryogénie comme moyen de refroidissement, par
exemple pour stocker des produits alimentaires ou pour la surgélation rapide.
D'autres domaines d'application de l'azote liquide sont le refroidissement du
béton, la congélation des sols en génie civil ainsi que la cryochirurgie dans le
domaine médical. L'exemple le plus connu pour cette dernière est la « cryoablation » de verrues (brûlure par un froid extrême).
Point d'ébullition : -196 °C
Point de congélation : - 210 °C
Caractéristiques chimiques :
En condensant, l'azote moléculaire
neutre à l'odeur et au goût devient un
liquide incolore. Il est extrêmement
peu réactif , ne se dissout pratiquement pas dans l'eau et est
ininflammable.
Extraction : Séparation d'air
Applications
Gaz de protection pour la
production et le transport de
matières inflammables ; gaz
propulseur ; gaz pour gonflerles
pneus d'avion ; recyclage de
réfrigérateurs ; auxiliaire pour
la production de substances
actives ; cryobroyage de matières
plastiques ; production d'engrais
chimiques ; congélation des sols
sur les chantiers souterrains ;
refroidissement de béton prêt
à l'emploi ; cryochirurgie, par
exemple la « cryoablation » des
verrues ; gaz de protection pour
la fabrication de composants
microélectroniques
Lors de la fabrication de
composants électroniques,
par ex. pour les lecteurs MP3,
l'azote est utilisé comme gaz de
protection.
Gaz rares
Noblement discrets
L'argon (Ar), le krypton (Kr),
le néon (Ne) et le xénon (Xe)
font partie du groupe des gaz
rares ou gaz nobles que l'on
peut extraire de l'air. Leur point
commun est le fait de n'exister
que dans de petites quantités
et de ne réagir que très peu
avec d'autres matières : ils sont
inertes.
Applications
Argon : Gaz de protection pour le
soudage d'alliages d'aluminium
ou d'aciers spéciaux ; gaz de remplissage pour les ampoules ; gaz
d'éclairage pour tubes lumineux
à gaz ; agent de protection contre
l'oxydation dans l'industrie agroalimentaire ; agent d'extinction
incendie gazeux
Hélium : Agent réfrigérant dans les
appareils IRM ; gaz de remplissage
pour les ballons-sondes
Xénon : Gaz d'éclairage pour tubes
lumineux à gaz ; composants des
gaz de remplissage utilisés pour
les écrans plasma ; agent de propulsion pour les moteurs ioniques
L'argon sert de gaz de
protection pour de
nombreuses applications
de soudage.
Le groupe des gaz rares comprend l'hélium, le néon, l'argon, le krypton et le xénon
ainsi que le radon radioactif et l'ununoctium généré uniquement de manière
artificielle. Ces gaz sont également appelés gaz « nobles » du fait que, comme les
métaux précieux tels que l'or, l'argent, le platine etc., dans des conditions normales,
ils ne s'assemblent presque pas avec d'autres éléments. C'est pourquoi les métaux
précieux restent longtemps blancs et gardent leur « aspect noble ». Les gaz rares
sont encore moins réactifs que les métaux précieux et méritent donc leur nom.
Le gaz rare le plus répandu sur la terre est l'argon (Ar). L'air ambiant contient environ
un pour cent d'argon. L'argon est notamment utilisé pour le soudage d'alliages
d'aluminium ou d'aciers spéciaux. On l'emploie alors comme gaz de protection,
souvent sous forme de mélange avec d'autres gaz : l'argon à la fois inerte et lourd
(densité supérieure à l’air) protège la zone de soudage contre l'oxygène permettant
ainsi d'augmenter la qualité et la durabilité des cordons de soudure.
L'application la plus connue pour l'hélium, gaz à la fois inerte et très léger, est
certainement le ballon flottant dans l'air. Mais l'hélium est utilisé pour de nombreuses autres applications importantes. Par exemple, dans le domaine médical, on
emploie de l'hélium cryogénique liquide comme agent réfrigérant pour les aimants
supra conducteurs des appareils IRM. Tout comme l'argon, il est utilisé comme gaz
de protection pour le soudage ; il est également le gaz de traçage le plus utilisé
pour la détection de fuites.
Le krypton (Kr), le xénon (Xe) et le néon (Ne) sont avant tout utilisés comme gaz de
remplissage ou gaz d'assistance dans des ampoules et des lasers. Les phares au
xénon dans l'automobile illustrent ce type d'application très connue par exemple. Ils
éclairent beaucoup mieux que les phares halogènes et ont en outre une durée de
vie plus longue. Le gaz xénon qui leur a donné leur nom est nécessaire au processus
de décharge qui permet d'avoir cette lumière très claire. Cependant, les lampes
halogènes sont elles aussi remplies de mélanges de gaz rares. Le xénon et le néon
sont également les composants principaux du gaz de remplissage utilisé pour les
écrans plasma.
Le krypton sert en outre de gaz de remplissage pour les doubles vitrages : lorsque
l'espace entre les vitres est rempli de krypton, les caractéristiques d'isolation sont
beaucoup plus performantes qu'avec des remplissages à l'air ou à l'argon.
Des phares
modernes au
xénon transforment
l'obscurité de la nuit
en lumière du jour.
CO
Le dioxyde de
carbone ou gaz
carbonique CO2 est
également utilisé
Dioxyde de
carbone
L'origine de la biomasse
Formule chimique : CO2
Ressources :
Les plantes poussent grâce au CO2 qu’elles transforment en oxygène et matière
organique : le CO2 est donc indispensable à toute forme de vie supérieure.
En dehors de l'eau, les plantes contiennent essentiellement des composés carbonés. Elles récupèrent le carbone dont elles ont besoin pour développer leurs
racines, troncs, feuilles et fruits... à partir du CO2 contenu dans l'air et libèrent de
l'oxygène. Les plantes constituent l’alimentation de base d’une grande partie
du monde animal et, de plus en plus, des hommes.
Pendant des centaines de millions d'années, cette biomasse a généré des réserves gigantesques de charbon, de pétrole et de gaz naturel que l'homme retransforme de plus en plus massivement en CO2 par combustion. Cela explique
l’augmentation du taux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère ces dernières
décennies et, entre autres, la hausse globale de la température, le réchauffement climatique, dû à un effet d'isolation thermique : l’effet de serre.
Les progrès techniques permettent de récupérer une partie de ces émissions
de CO2 et de les réutiliser dans d'autres procédés. L'application la plus connue
est l'enrichissement des sodas en gaz carbonique qui leur permet de devenir
pétillants (carbonatation des boissons gazeuses).
Sous sa forme solide de neige ou glace carbonique, le CO2 permet de refroidir
et de surgeler. Dans le traitement de l'eau potable et la neutralisation des eaux
usées, le CO2 faiblement acide joue un rôle de plus en plus important et très
écologique. Contrairement aux acides minéraux forts agressifs, l'acide organique faible CO2 ne laisse pas de résidus problématiques.
Le CO2 est aussi utilisé dans les serres d’horticulture pour accélérer la croissance
des végétaux. Il redevient alors une biomasse.
L'essentiel du dioxyde de carbone se
trouve dissous dans l'eau des mers
et des fleuves sous forme de CO2,
d'hydrocarbonate ou d'ions carbonate.
Seuls 2 pour cent des ressources
terrestres se trouvent dans l'atmosphère
dont le taux de CO2 est d'environ 0,04
pour cent volumétrique.
Point de sublimation : - 79 °C
Sous pression normale, il devient
directement gazeuxr
Point triple : - 57 °C à 5,18 bar
Caractéristiques chimiques :
Incolore et inodore, incombustible, peu
réactif, se dissout pourtant bien dans
l'eau. Il forme des carbonates ou des
hydrocarbonates avec les oxydes ou
hydroxydes métalliques basiques.
Récupération :
Le CO2 est le plus souvent un coproduit
issu de procédés biochimiques ou
chimiques. Il se forme entre autres
lors du « vaporeformage », un procédé
classique utilisé pour produire de
l'hydrogène, de l'ammoniac et d'autres
éléments chimiques de base. C'est
également un produit secondaire
relativement pur et facile à récupérer
lors de la production d'oxyde d'éthylène et d'autres procédés industriels
tels que la fermentation alcoolique
(production de bioéthanol ou brasseries). Des sources naturelles de CO2 se
trouvent notamment dans les sous-sols
des régions d'origine volcanique.
Applications
Le recyclage
de papier avec
du CO2 est une
contribution
importante à la
protection de
l'environnement
Additif alimentaire dans les sodas ;
traitement de l'eau potable ; neutralisation des eaux usées ; fertilisation
dans les serres ; agent réfrigérant ; agent
de nettoyage (sous forme de glace
carbonique) ; agent de refroidissement,
par exemple pour les traiteurs (glace
carbonique) ou le transport sous
température dirigée ; lutte contre
l'incendie ; recyclage du papier
Bonjour, les gaz pour la vie
« Gases for life »
La campagne publicitaire actuelle du groupe
Messer illustre l'utilisation des gaz industriels
dans notre quotidien. Le visuel publicitaire « Petit
déjeuner » montre que l'azote (N2) est utilisé
entre autres pour broyer les épices ou pour
emballer le fromage sous atmosphère protectrice
de manière optimale. Le dioxyde de carbone
(CO2) intervient pour sa part dans la fertilisation
des légumes (tomates en particulier), le refroidissement de pâte en pâtisserie ou dans l'extraction
de la caféine du café et, bien évidemment, il
entre dans la composition des boissons gazeuses
pour les faire pétiller. L'oxygène (O2) est quant à
lui utilisé pour la fabrication du verre tandis que
l'ozone (O3) aide à blanchir le papier de manière
écologique.
Cette image cache quatre
« Gases for Life ». Et un enfant.
O2
CO2
CO2
CO2
Pour plus d'informations, rendez-vous sur
www.messergroup.com
www.specialtygases.de
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N2
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Tél. +33 1 40 80 33 00
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