Prakash Govindan, directeur technique de Gradiant, discute de l'avenir technologique de l'entreprise avec Global Water Intelligence | Global Water Intelligence

Publié le
4 avril 2020

Quels sont les moteurs du marché qui ont le plus influencé l'orientation de votre stratégie technologique ?

Gradiant a considérablement fait évoluer sa feuille de route technologique depuis sa création, principalement en fonction des besoins de ses clients. À nos débuts, nous nous concentrions sur le boom pétrolier et gazier aux États-Unis, en particulier dans le bassin permien. Notre produit phare était le concentrateur thermique de saumure, le procédé d'extraction par gaz vecteur (CGE), qui a donné de bons résultats dans ses premiers projets. Cependant, au fur et à mesure que nous entrions dans le vif du sujet dans le domaine pétrolier, nous avons appris que pour que Gradiant puisse résoudre les problèmes d'eau plus importants dans le bassin Permien pour nos clients, nous devions diversifier notre base de produits. Nous avons mis au point un système de clarification mobile et une nouvelle gamme de produits de désinfection, ce qui nous a permis de devenir l'un des principaux fournisseurs de traitement de l'eau dans la région du Permien.

Depuis 2016, Gradiant a jeté son dévolu sur des marchés plus importants en dehors des États-Unis, notamment la Chine, l'Inde et le Moyen-Orient. Sur ces marchés, nous avons constaté que le coût de l'énergie joue un rôle plus important dans le coût global du traitement de l'eau. En nous appuyant sur notre invention fondamentale de l'EGC (qui utilise des techniques de minimisation de l'entropie), nous avons mis au point une solution à base de membrane appelée osmose inverse à contre-courant (CFRO), une solution de concentration de saumure à base de membrane entièrement commandée par la pression et à faible consommation d'énergie. Il s'agissait là d'un pivot.

Un pivot plus récent concerne nos clients asiatiques, pour lesquels nous avons constaté que les contaminants organiques présents dans leurs eaux usées et les réglementations environnementales associées en matière de rejet posaient d'énormes problèmes. Depuis 2018, nous développons une série de procédés d'oxydation avancés (AOP).

Quels sont les principaux domaines technologiques que vous étudiez dans le cadre de vos activités de R&D et pourquoi ?

En plus de notre laboratoire initial de Boston, nous avons maintenant un laboratoire à Singapour, qui est opérationnel depuis environ 18 mois, et nous avons également mis en place des laboratoires à Chennai et à Ningbo, en Chine. En 2020, nous espérons commencer à déployer notre gamme de produits AOP ; il n'y a pas de panacée pour les technologies d'oxydation et ce qui est important, c'est à la fois le potentiel d'oxydation et la sélectivité - vous ne voulez pas que votre oxydant brûle tout dans certains cas. Nous disposons de notre propre technologie basée sur l'électrochimie qui devrait nous donner un avantage dans la production de radicaux hydroxyles, mais une autre partie de notre offre sera constituée d'oxydants plus "prêts à l'emploi" comme l'ozone.

Entre-temps, nous avons déployé trois installations CFRO et une quatrième est en cours de construction. La CFRO est un système innovant qui permet de concentrer les eaux salines à des niveaux de solides dissous beaucoup plus élevés que ne le permet l'OI classique. Cependant, afin de nous permettre de mieux contrôler notre destin et de réduire les coûts d'exploitation, nous avons également travaillé sur une membrane spécifique pour la CFRO. Nous pensons pouvoir augmenter le flux de manière significative par rapport aux membranes disponibles sur le marché.

Parmi les autres technologies en cours de développement, citons l'extraction par solvant directionnel, qui utilise un solvant dont la solubilité dépend de la température pour extraire l'eau douce des saumures, et la mise en cage des ions, notre tentative d'éliminer l'utilisation de produits chimiques dans l'adoucissement de la chaux chaude. Il s'agit d'un projet un peu hors norme, mais nous avons obtenu des résultats prometteurs lors de tests en bécher. Nous ferons le point sur cette question dans environ 18 mois.

Quelles sont les lacunes du portefeuille de technologies de l'eau de Gradiant qui pourraient être renforcées ?

Chez Gradiant, nous sommes essentiellement des spécialistes des systèmes et nous possédons une grande expertise des opérations unitaires dans les systèmes membranaires, mais la science et la fabrication des membranes n'ont pas été notre point fort. De récents recrutements expérimentés nous ont aidés à développer une membrane pour le CFRO et nous cherchons vraiment à continuer à renforcer cet ensemble de compétences chez Gradiant. Nous en sommes également aux toutes premières étapes d'un projet de R&D sur les membranes UF en céramique, une technologie dont nous avons acquis la licence auprès d'une université de la côte est des États-Unis.

Comment voyez-vous l'évolution de la présence de Gradiant sur le marché du traitement des PFAS ?

Chez Gradiant, nous pensons que les PFAS nécessitent une solution complète et pas seulement des opérations unitaires autonomes. Jusqu'à présent, l'accent a été mis sur l'acide perfluorooctanoïque (PFOA) et l'acide perfluorooctanesulfonique (PFOS), mais il existe d'autres composés tout aussi problématiques. Nous sommes convaincus que le procédé AOP fait partie de la solution, tout comme d'autres techniques d'élimination, notamment le charbon actif granulaire, l'échange d'ions, les membranes et la concentration de la saumure. Nous avons principalement utilisé la concentration de la saumure pour des essais pilotes avec l'armée de l'air américaine, mais Gradiant commence lentement à construire la base de connaissances nécessaire pour s'impliquer dans le marché des PFAS.

Comment voyez-vous le rôle de technologies telles que le CFRO de Gradiant dans le domaine de la concentration de la saumure ?

Pour moi, l'analogie appropriée est le dessalement de l'eau de mer. Il y a vingt ans, l'osmose inverse et la réduction du coût de l'eau grâce à la mise en œuvre de l'OI de l'eau de mer ont transformé cet espace, remplaçant les technologies thermiques telles que MED et MSF. L'effet du CFRO sur la concentration de la saumure est analogue à celui de l'osmose inverse à deux égards. Premièrement, il existe des applications de concentration de saumure qui n'ont pas été possibles jusqu'à présent en raison du coût élevé de l'eau associé aux évaporateurs. Le CFRO débloquera toutes ces applications, y compris l'extraction d'une plus grande quantité d'eau de mer de la saumure. Deuxièmement, le CFRO réduira presque certainement le coût de l'eau dans les applications existantes, alors que si le CFRO n'existait pas, on utiliserait un évaporateur dans cette situation. Il y aura certainement un changement de paradigme en matière de coût.

Il existe toutefois une exception, à savoir les eaux usées industrielles extrêmement contaminées, telles que celles des tanneries, des usines textiles et autres, pour lesquelles un prétraitement complet des eaux usées pour éliminer les matières organiques et autres contaminants susceptibles d'entartrer ou d'encrasser les membranes n'est pas économiquement réalisable. Dans ces situations, un évaporateur intelligent résistant à l'entartrage et à l'encrassement aura un marché de niche.

Gradiant se développe en Australie et au Moyen-Orient en 2020. Quelles opportunités voyez-vous là-bas pour les solutions de Gradiant ?

Nous allons déployer un projet CFRO en Australie en 2020 et ce pays dispose également d'eaux usées minières et de méthane de houille, qui représentent tous deux des marchés de taille assez décente pour une petite entreprise comme Gradiant. Au Moyen-Orient, nous avons déjà un projet avec Sawaco avec notre CFRO, mais des projets similaires de dessalement de l'eau de mer au Qatar et aux Émirats arabes unis sont dans notre pipeline. Le pétrole et le gaz constituent également un marché intéressant, d'autant plus que Saudi Aramco est un investisseur de Gradiant. Nous espérons que notre EGC et d'autres technologies pourront y être appliquées.

Comment les ventes de vos différentes technologies se répartissent-elles entre les différentes zones géographiques ?

Bien entendu, les besoins en matière de traitement de l'eau varient d'un pays à l'autre. Aux États-Unis, nos solutions mobiles de clarification par extraction chimique sélective (SCE) sont largement adoptées par les grandes compagnies pétrolières, dont Chevron. En Chine et en Inde, notre best-seller est le CGE pour les textiles et les applications de traitement des eaux usées issues de la transformation du charbon en produits chimiques. En Asie du Sud-Est, ce sont les solutions de concentration de saumure basées sur le CFRO qui sont utilisées dans les secteurs pharmaceutique, pétrolier et gazier, ainsi que dans d'autres applications similaires. L'une des raisons pour lesquelles je pense personnellement que Gradiant va très bien se porter est notre approche qui consiste à vendre des produits différenciés, avantageux en termes de coûts et adaptés aux différents marchés. Il faut être un peu masochiste pour essayer, mais il semble que nous y parvenions.

Comment envisagez-vous une plus grande implication dans l'espace numérique de l'eau ? Quels avantages cela apportera-t-il à vos clients et à Gradiant elle-même ?

Comme nous nous sommes engagés dans un modèle de construction et d'exploitation pour un grand nombre de nos stations d'épuration, nous avons vraiment ressenti la douleur de la nature manuelle de certaines opérations. C'est pourquoi nous avons beaucoup investi dans la numérisation, en particulier dans trois domaines. Le premier est le diagnostic des systèmes, qui est un domaine d'expertise majeur chez Gradiant, notamment en ce qui concerne la gestion de la variabilité des conditions d'exploitation (y compris la qualité de l'eau). Le deuxième est le diagnostic des machines, qui nous aide à prolonger la durée de vie des actifs. Troisièmement, les solutions numériques qui nous aident à savoir comment exploiter nos usines de manière optimale. Nous avons donc toutes les données de l'IoT qui sont transférées dans le cloud, et j'ai des ingénieurs qui se consacrent à l'analyse de ces données afin que nous puissions mieux fonctionner.

Où cherchez-vous de nouvelles idées d'innovation en dehors de Gradiant ?

Ce qui, à mon avis, est tout à fait unique pour Gradiant en tant que petite entreprise, ce sont nos excellents partenariats universitaires. La maison mère, le MIT, est évidente, mais nous coopérons également avec les universités singapouriennes NUS et NTU et d'autres institutions américaines comme l'université de Floride et Northeastern. Ces universités sont des foyers d'innovation et Gradiant est un outil idéal pour les mettre sur le marché. Nous avons également établi des partenariats avec des groupes non universitaires tels que Battelle, une société à but non lucratif, avec laquelle nous avons travaillé sur la technologie CFRO. Ils ont été les premiers à s'intéresser à cette technologie.

Selon vous, quelles seront les technologies qui changeront la donne dans le secteur de l'eau au cours des dix prochaines années ? Qu'est-ce qui est prêt à être bouleversé ?

Je pense que l'analyse de la qualité de l'eau est mûre pour l'invention. Pour qu'une véritable numérisation se produise, en particulier dans le segment industriel, l'un des principaux goulets d'étranglement techniques est l'amélioration de l'analyse. Les laboratoires peuvent mettre deux semaines ou plus à renvoyer les résultats des analyses d'échantillons et il y a aussi de nouveaux contaminants comme les PFAS. À ma connaissance, il n'existe aucun moyen commercial de mesurer les PFAS sur le site à l'aide d'un appareil portable ou d'un appareil en ligne, alors comment allez-vous mettre en œuvre des solutions PFAS avec des KPI pour les effluents sans disposer de ces appareils ?