Une collaboration s’établit alors avec l'École nationale supérieure des Arts et Métiers de Paris, dont les études débouchèrent en 1983 sur le dépôt d’une série de brevets, parmi lesquels deux constituent les principes de base d'un nouveau procédé : une structure formée de multicouches minces séparées par des toiles et le pressage radial à membrane élastomère, dont nous examinerons le détail ci-après.
Pressage en multicouches
Le fait de presser une couche épaisse laisse un grand volume de liquide au cœur du produit, inconvénient évité avec une couche mince. Cette observation a conduit à superposer plusieurs couches, séparées par des toiles drainant le liquide vers l'extérieur. L'extraction est alors très efficace et, ce qui est très important, le rendement est proportionnel au nombre de couches. Il a été observé que dans ces conditions le pourcentage de matières sèches final augmente de façon significative.
Pressage radial à membrane
Dans cette version, et pour faciliter le pressage tout en augmentant la capacité, une variante du principe des multicouches a consisté à enrouler la toile autour d'une bobine, laquelle est insérée dans une virole dont l'intérieur est revêtu d'une membrane en élastomère. Le gâteau est alors fortement comprimé et essoré sous l’action de cette membrane, qui est elle-même soumise à une forte pression d'eau. Tel est le principe de l'Ultrapresse.
[Photo : Fig. 1 – Les cinq phases du fonctionnement d’un module d’ultrapressage.]
Fonctionnement
Le fonctionnement de l’Ultrapresse est explicité par la figure 1. Il se déroule en cinq phases :
— remplissage de la bobine par les boues amenées en continu sur la toile de pressage avant son enroulement ;
— introduction de la bobine dans sa virole après remplissage ;
— pressage sous l'action de la pression de l’eau sur la membrane, avec collecte des jus ;
— sortie de la bobine et remise en position initiale ;
— débatissage des boues déshydratées par déroulement de la bobine.
[Photo : Ultrapresse en cours de montage (on aperçoit à la partie supérieure l'ensemble bobine-virole).]
Applications
Une Ultrapresse pilote fut construite dès 1983, suivie deux ans plus tard par un prototype capable de déshydrater 250 tonnes de pulpes de betteraves par jour, lequel a fonctionné à chaque campagne sucrière depuis 1985.
La direction du développement industriel de Générale Sucrière s’est vite rendu compte qu’elle avait ainsi la possibilité de presser de nombreux autres produits (agro-alimentaires ou non) et une phase de diversification a suivi cette expérience. Plus de 50 produits divers ont été testés avec succès à différentes échelles, sur presse de laboratoire, sur pilote et sur le prototype en dehors des campagnes. La siccité (ou le taux d'extraction) atteinte est chaque fois supérieure à celle obtenue par les procédés classiques (tableau I) avec une consommation énergétique particulièrement réduite (figure 2).
En matière d’extraction de jus, les expériences ont porté sur des fruits (pommes, kiwis, fraises, groseilles…), des légumes (poireaux, champignons), des plantes et racines médicinales. La déshydratation opérée par l'Ultrapresse s'applique aussi à des produits aussi variés que drèches de maïs et de blé, algues, écorces d'oranges et de citrons, oxyde de titane et, bien sûr, avec un égal succès aux boues de station d’épuration d'eaux usées urbaines ou industrielles.
Tableau I. Comparaison des pourcentages de matières sèches obtenues par l'utilisation des divers procédés d’extraction
| Produits |
Teneur initiale |
Procédés traditionnels |
Ultrapresse % en volume (1) |
| Drèches de maïs |
22 |
35 – 60 |
81 |
| Boues de papeterie |
25 |
28 – 65 |
82 |
| Luzerne trempée pressée |
25 |
25 – 68 |
84 |
| Marc de pomme |
18 |
(2) 51 |
79 |
| Pulpe de betteraves |
15 |
25 – 50 |
82 |
| Tourbe blonde |
20 |
(2) 60 |
83 |
| Boues de station d’épuration |
10 |
12 – 25 / 30 – 55 |
— |
(1) Pourcentage (en poids) du liquide extrait par Ultrapresse
(2) Seul le séchage est actuellement utilisé
[Photo : Ultrapresse en cours de montage (au premier plan, le dispositif d’alimentation en produits à presser).]
L'« ultrapressage » des boues permet notamment d’obtenir des résultats probants : l'opération permet en effet de réaliser une siccité deux fois plus élevée que celle obtenue par les autres moyens mécaniques existants, comme on le voit sur le tableau I. Des centaines d’essais sur des boues, provenant d'une dizaine de villes, ont été effectués en laboratoire, et des essais de longue durée ont eu lieu avec succès dans deux stations françaises. Ces essais continuent, afin de déterminer les paramètres nécessaires à la réalisation prochaine d'une Ultrapresse adaptée à ce domaine spécifique.
Par ailleurs, une application vient de voir le jour dans un domaine de pointe : la biotechnologie, où l’exploitation devient possible à un rendement supérieur aux normes usuelles.
