Introduction
En 2017, la population mondiale était estimée à 7,5 milliards de personnes. D'ici 2030, elle devrait atteindre entre 8,5 et 8,9 milliards (source : base de données démographiques de l'ONU). Nous sommes confrontés à un énorme changement. À l'avenir, le plus grand défi pour les scientifiques et les agriculteurs sera probablement de trouver des moyens de nourrir autant de personnes. Il existe plusieurs moyens d'augmenter la production agricole mondiale. L'augmentation de la superficie des terres arables est l'une d'entre elles, et c'est déjà un sujet majeur de discussion publique. L'amélioration de la productivité agricole par l'utilisation d'engrais ou la protection des cultures est une autre méthode tout aussi importante.
Dans cet article, nous nous concentrerons sur ce dernier point : la production de produits phytopharmaceutiques et plus particulièrement l'étape importante de leur processus de production qu'est la mouture.
L'état de l'art
Processus de fabrication
Les producteurs de pesticides développent des compositions ou des formulations spécifiques de manière à ce que les molécules actives agissent sur la bonne cible (insecte, mauvaise herbe ou champignon...) avec la bonne intensité, au bon moment lorsque la culture doit être protégée. Les produits phytopharmaceutiques sont donc un mélange de différents composants. En gros, on peut les diviser en 3 catégories :
- Les ingrédients actifs, qui peuvent être un ou plusieurs dans la même formule.
- Les charges sèches telles que l'argile, le talc, le kaolin ou la silice pour la dilution de la matière active.
- Les adjuvants et additifs conférant certaines qualités (agent stabilisant, mouillant, répulsif, anti-mousse...)
A cet égard, le processus de production des pesticides commence par le dosage des ingrédients et un mélange intensif. Les différents moulins présentés ci-dessous sont nécessaires à l'étape suivante. L'objectif est d'obtenir un calibrage homogène de toutes les particules provenant des différents ingrédients et d'obtenir une finesse finale compatible avec l'application finale. Après le broyage, le tamisage de sécurité élimine les éventuelles particules trop grosses, une deuxième étape de mélange ré-homogénéise le produit et mélange les ingrédients ajoutés qui n'ont pas besoin d'être broyés.
À la fin de la chaîne de production, nous obtenons les produits finaux : Les poudres mouillables (WP) sont produites et prêtes à être emballées. Si une étape supplémentaire d'enrobage ou de granulation est ajoutée, le produit final obtenu est alors appelé granulés dispersibles dans l'eau (WG).
Raisons du broyage fin des pesticides avec une coupe supérieure nette de la distribution de la taille des particules
Une poudre plus fine contribue à rendre l'action des pesticides plus efficace sur les cibles. Par conséquent, pour un même résultat après traitement, il est possible d'utiliser un nombre inférieur d'ingrédients actifs dans la formule.
Cela est bénéfique pour des raisons de sécurité, d'environnement et d'économie.
- Produit moins toxique pour l'agriculteur et ses voisins dans la zone d'épandage.
- Moins de pollution dans l'environnement après le traitement.
- Les molécules actives étant le composant le plus coûteux, le producteur de pesticides réalise un bénéfice plus important.
Les poudres de pesticides sans particules surdimensionnées simplifient l'application finale sur les cultures par l'agriculteur :
- Avant l'application sur les cultures, la poudre est dispersée dans l'eau. Si les particules sont plus fines, la suspension est plus stable et il n'y a pas de sédimentation pendant l'opération.
- L'épandage sur les cultures est effectué par un système de pulvérisation doté d'une série de buses. L'obstruction des buses par des particules trop grosses ne permet pas une pulvérisation régulière et peut même la rendre impossible.
La solution NETZSCH
En fonction de la finesse et des spécifications demandées par les producteurs de produits phytosanitaires, NETZSCH a développé et mis à disposition différentes technologies de broyage à sec. Le choix du bon broyeur doit être fait avec soin.
Condux® broyeurs mécaniques à percussion
Ces broyeurs rotatifs à percussion sont utilisés pour le broyage fin de matériaux tendres et moyennement durs. La plage de finesse typique pour la taille médiane des particules se situe entre 20 et 500 µm. Les vitesses circonférentielles sont comprises entre 25 et 150 m/s. Une version est également proposée en contre-rotation jusqu'à 250 m/s. Le flux d'air, qui dépend du type de rotor, assure un broyage stable en température. Le rotor est monté sur un arbre de transmission horizontal. L'étanchéité de l'arbre est basée sur les vitesses circonférentielles élevées de l'arbre avec des labyrinthes sans contact.
Les broyeurs mécaniques à percussion peuvent être équipés d'une gamme d'outils de broyage différents. Cela leur permet d'effectuer deux tâches différentes sur les produits phytopharmaceutiques :
Avec un rotor de soufflage combiné à un stator (écran ou piste de broyage), le broyeur Condux® procède à un pré-broyage. Ces outils de broyage produisent un effet de soufflage avec un débit d'air élevé et une augmentation de température la plus faible possible. L'efficacité de l'ingrédient actif thermosensible est ainsi maintenue. La finesse la plus faible que l'on puisse atteindre avec cette combinaison est de < 100 µm.
Avec un disque de broyage et un classificateur à air dynamique intégré, les broyeurs Condux® produisent la finesse standard demandée pour les pesticides, qui est d'environ < 30 µm. Dans ce cas, la conception de la machine reste simple avec un seul entraînement pour le disque de broyage et la roue de classification. La coupe supérieure est définie en ajustant la hauteur de la roue de classification, et l'accès à la chambre de broyage est très facile pour un nettoyage plus rapide entre deux produits différents.
Classificateur mécanique à impact Broyeurs type CSM
Ce type de broyeur classificateur offre la possibilité d'obtenir des effets de broyage et de classification en un seul système. Le broyeur classificateur CSM est une combinaison de broyeur à impact fin et de classificateur à roue déflectrice. Grâce à deux entraînements indépendants, l'un pour le disque de broyage et l'autre pour la roue de classification, le CSM peut être réglé avec précision et offre une large gamme de finesse du produit final, de d97 = 9 µm à 200 µm (voir tableau 1). La géométrie de la roue classificatrice, ainsi que l'espace de purge d'air entre la roue classificatrice rotative et le couvercle du broyeur stationnaire, permettent d'obtenir une coupe supérieure de haute précision avec un produit broyé exempt de particules surdimensionnées.
Tableau 1 : Données de référence pour le broyeur classique
| Produit | Machine | Finesse [µm] | Capacité [kg/h] |
| Fongicides et pesticides | CSM 360 | d99 = 45 | environ 400 |
| Soufre | CSM 165 | d99.9 = 63 | environ 200 |
Broyeurs à jet à lit fluidisé type CGS
Ce broyeur à jet d'air est utilisé pour le broyage ultrafin de matériaux tendres à extrêmement durs dans un lit fluidisé. Le broyage s'effectue dans le jet d'air sans outils, un classificateur dynamique limite la taille maximale des particules. Le broyage fin des particules est obtenu grâce à la vitesse élevée des jets d'air à la sortie des buses à l'intérieur de la chambre de broyage : 500 à 600 m/s. Le haut niveau d'énergie disponible et la vitesse d'impact entre les particules dans le lit fluidisé permettent d'atteindre une finesse d50 de 1 à 5 µm (voir tableau 2).
Tableau 2 : Données de référence pour le broyeur à jet à lit fluidisé CGS :
| Produit | Machine | Finesse d50 [µm] | Finesse d99 [µm] | Capacité [kg/h] |
| Pesticides | CGS 71 | 5.5 | 23 | environ 620 |
| Herbicides | CGS 50 | 2.7 | 18 | environ 248 |
| Fongicides | CGS 16 | 2.2 | 18 | environ 6,5 |
Un point très intéressant pour les applications phytosanitaires est que l'énergie reçue par le produit pour briser les particules ne génère pas de chaleur. L'expansion de l'air induit physiquement une diminution de sa température. Par conséquent, malgré la création de chaleur lorsque les particules s'entrechoquent et se brisent, les deux phénomènes s'équilibrent et la température reste constante. Ainsi, les molécules actives ne sont pas endommagées.
La classification a lieu dans la partie supérieure du broyeur CGS, dans une zone calme bien séparée de la zone de broyage. La conception spécifique de la roue Convor permet d'obtenir une coupe supérieure nette, même à quelques microns. Le contrôle aisé de la vitesse de rotation par un convertisseur de fréquence permet au broyeur de type CGS d'offrir une large gamme de finesses possibles (voir figure 5).
Quelle que soit la technologie de broyage choisie, il convient également de prêter attention à la conception de l'installation de broyage complète. Nous expliquons ci-dessous deux aspects importants qui doivent être pris en considération : La sécurité face au risque d'explosion de poussières et le nettoyage pour limiter la contamination.
Protection de l'installation de broyage contre l'explosion de poussières
Dans la plupart des cas, les pesticides contiennent des composants organiques qui présentent des risques d'explosion de poussières. La caractérisation de la formule complète par un laboratoire certifié définira les valeurs applicables pour l'explosion de poussières. Il s'agit principalement de l'énergie minimale d'inflammation, de la température d'inflammation et de la valeur KSt. En fonction de ces données et lorsque les limites sont dépassées, l'installation de broyage doit être équipée d'une protection adéquate. Une solution consistant à concevoir l'installation en fonction des chocs de pression, avec des éléments spécifiques tels que des soupapes d'explosion et des disques de rupture, présente l'avantage de limiter les coûts de production et de simplifier l'exploitation. Une deuxième solution consiste à broyer sous gaz inerte en contrôlant la teneur en oxygène de l'installation. Un système de suppression des explosions utilisant de la poudre d'extinction pulvérisée dans l'installation est la troisième solution.
Nettoyage facile des machines et de l'ensemble de l'installation
Très souvent, la même usine est utilisée pour plusieurs produits avec des formules complètement différentes et éventuellement des ingrédients actifs antagonistes. Dans de tels cas, les producteurs de pesticides doivent porter une attention particulière au nettoyage de leurs installations de broyage entre deux campagnes.
En tant que fabricant de machines, NETZSCH a travaillé intensivement sur la conception de ses installations de broyage. L'accessibilité des parties internes est facilitée par un couvercle qui s'ouvre complètement, y compris la roue de classification, par un boîtier pivotant du broyeur et par des portes bien placées. Le lavage à l'eau est possible et facile grâce à la construction en acier inoxydable, au polissage fin et à la vanne d'évacuation par le bas du broyeur.
Résumé
Actuellement, la production de produits phytopharmaceutiques gagne en importance stratégique. Elle doit être réévaluée afin de mettre davantage l'accent sur les restrictions environnementales, tant au niveau de la production dans le processus chimique qu'au niveau de l'agriculture lors de l'épandage sur les cultures. Cependant, le défi de nourrir la population mondiale reste d'actualité. Le rôle de l'industrie chimique est de produire des produits phytopharmaceutiques de la meilleure façon possible. Le choix de la technologie de broyage la mieux adaptée y contribue.
Condux® les broyeurs mécaniques à percussion sont bien adaptés au broyage relativement grossier et au pré-broyage. Équipée d'un classificateur, cette machine reste simple à concevoir et répond aux spécifications standard du produit final. Pour une coupe supérieure optimale sans particules surdimensionnées, le broyeur classificateur de type CSM est recommandé. Pour la production de pesticides de haute qualité, le broyeur à jet à lit fluidisé de type CGS présente des avantages clés, à savoir une plus grande finesse, un produit final exempt de particules surdimensionnées et la meilleure préservation des ingrédients actifs. Quelle que soit la technologie choisie, la conception de l'installation doit répondre aux restrictions spécifiques de l'application, qui sont principalement les risques d'explosion de poussières et la contamination.