Lutte contre les algues par ultrasons dans les centrales électriques

Les centrales thermiques dépendent de volumes considérables d’eau de refroidissement pour condenser la vapeur et évacuer la chaleur résiduelle. À la centrale électrique R.M. Schahfer, située dans le nord-ouest de l’Indiana et exploitée par Northern Indiana Public Service Company (NIPSCO), l’eau de refroidissement prélevée dans la rivière Kankakee circule dans des bassins de refroidissement sur site avant d’être rejetée. Les bassins peu profonds, exposés au soleil et riches en nutriments constituent un environnement particulièrement favorable à la prolifération des algues. L’activité photosynthétique liée aux efflorescences algales incontrôlées a entraîné une hausse des matières en suspension totales (MES) et du pH de l’eau. Dans le cadre des permis du National Pollutant Discharge Elimination System (NPDES) et des directives fédérales américaines relatives aux rejets des centrales thermiques à vapeur, le dépassement des seuils stricts de MES et de pH entraîne des sanctions financières et contraint les exploitants à réduire les volumes rejetés, au risque de provoquer des interruptions de la production électrique.

Pour limiter la croissance biologique, les exploitants industriels ont traditionnellement recours à des traitements chimiques, notamment des algicides à base de cuivre, de l’acide sulfurique pour réguler le pH et des agents anti-UV. Ces traitements chimiques provoquent la rupture des cellules algales, libérant leur contenu cellulaire et leurs toxines directement dans l’eau. En outre, les résidus chimiques risquent de dépasser les seuils d’écotoxicité autorisés en aval, tandis que les applications répétées augmentent les coûts d’approvisionnement et la complexité opérationnelle, sans garantir une suppression durable des proliférations algales.

Objectifs opérationnels et choix technologique
NIPSCO souhaitait garantir durablement la conformité de ses rejets en maintenant les concentrations de MES strictement sous les seuils réglementaires, en stabilisant le pH des effluents et en réduisant le recours aux produits chimiques dans ses opérations de refroidissement. L’entreprise a sélectionné LG Sonic pour déployer des systèmes flottants MPC-Buoy directement dans le bassin de refroidissement de la centrale.

La technologie retenue utilise des ultrasons de faible puissance émis en continu à des fréquences spécifiques. Les ondes acoustiques créent une couche sonore efficace dans la partie supérieure de la colonne d’eau, perturbant la régulation de la flottabilité des cellules algales. Incapables de remonter vers la lumière nécessaire à la photosynthèse, les populations d’algues s’enfoncent dans des couches d’eau plus profondes et plus sombres, où elles disparaissent progressivement, sans lyse de leur paroi cellulaire ni libération de toxines intracellulaires. Chaque bouée autonome intègre des panneaux solaires, un système de stockage par batteries et des capteurs multiparamètres qui enregistrent les indicateurs de qualité de l’eau. Les données sont transmises par réseau cellulaire afin d’optimiser les fréquences d’émission des ultrasons en fonction des conditions biologiques en temps réel.

Déploiement et performances environnementales
La mise en œuvre a consisté à installer cinq plateformes flottantes alimentées à l’énergie solaire dans le bassin, afin d’assurer une couverture acoustique de l’ensemble du plan d’eau. Les données recueillies en temps réel ont permis aux équipes techniques à distance d’ajuster les programmes acoustiques en fonction des variations des apports en nutriments provenant de l’eau de renouvellement prélevée dans la rivière.

Après le déploiement, les concentrations de MES dans le bassin sont passées sous les 3 mg/L et sont restées constamment inférieures aux limites réglementaires mensuelles. La maîtrise durable de la croissance biologique a supprimé le besoin d’injecter de l’acide sulfurique pour réguler le pH, générant des économies opérationnelles estimées à 300 000 dollars au cours de la première année. NIPSCO a également complètement supprimé l’ajout d’agents anti-UV dans les circuits des tours de refroidissement et réduit sa consommation globale d’algicides de 66 % sur deux ans. En limitant la prolifération des algues dès le stade du bassin d’eau brute, la centrale a protégé les condenseurs et les tours de refroidissement en aval contre l’encrassement biologique, tout en respectant les paramètres réglementaires applicables aux rejets dans l’environnement.

Publié avec l’assistance de l’IA par Aishwarya Mambet, rédactrice pour Induportals.

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