Récupération de la poussière des produits pharmaceutiques : Avances technologiques pour améliorer l’efficacité et la sécurité | Brouillards, poussières et fumées industriels Donaldson

La génération de poussière dans l’industrie pharmaceutique se produit lors de la plupart des étapes de manipulation des matériaux en vrac, de broyage, de granulage, de pastillage, d’enrobage, de revêtement et même de conditionnement. En raison de la nature fine de cette poussière, elle a la capacité de dévier rapidement et de se déplacer sur de longues distances pour se poser sur les surfaces et dans les fissures de votre installation.

Cette poussière peut poser plusieurs défis, notamment : des problèmes de cGMP, la contamination croisée de processus parallèles, l’exposition des employés en cas de contact avec la poussière nocive, et des déflagrations potentielles dues à la nature combustible de la poussière. Une manipulation inadaptée et un confinement inefficace de la poussière issue des procédés peuvent engendrer des amendes de l’OSHA, des temps d’immobilisation aux fins de nettoyage, voire des blessures corporelles ou des décès. Avec tant de risques, vous devez connaître vos options de filtration et la technologie qui améliore l’efficacité, maintient la propreté et aide à protéger votre usine. Voir Figure 1.

Figure 1 : le filtre en nanofibres est chargé de poussière fine ISO. Les particules de poussière se collectent sur la surface du support et se nettoient facilement, tandis que le substrat reste propre. Un filtre de filtration en profondeur permet aux particules de poussière de pénétrer profondément dans le substrat, où elles s’accumulent et réduisent le débit d’air.

Évolution des conceptions de boîtier des dépoussiéreurs

La technologie de dépoussiéreur a considérablement évolué au cours des dernières décennies grâce aux améliorations les plus visibles sur le boîtier du dépoussiéreur, l’enceinte ou la conception. Dans le site de traitement des poudres d’aujourd’hui, nous ne voyons plus de dépoussiéreurs à manches traditionnels, qui faisaient autrefois partie de la silhouette du bâtiment. La technologie a transformé l’équipement en réduisant les importants systèmes requis par le passé avec leurs inefficacités inhérentes de flux montant, leurs longues journées d’arrêt pour cause de maintenance et les options globales limitées en matière de réduction des coûts de fonctionnement. Une transformation majeure de l’équipement des chambres de filtration traditionnelles a débuté au milieu des années 70 grâce à l’introduction du premier dépoussiéreur et filtre à cartouches.

Pour les fabricants dont les processus généraient de la poussière fine ou légère, le dépoussiéreur à cartouches a permis à l’équipement de récupération de la poussière d’être placé dans les usines. Désormais, le personnel de maintenance pouvait entretenir l’équipement de récupération de la poussière sans monter sur le toit ou sans entrer physiquement dans l’équipement. Ce procédé a permis de réduire les temps d’immobilisation pour maintenance et d’améliorer les performances et l’efficacité opérationnelles des processus.

Pour autant, les concepts des premiers dépoussiéreurs à cartouches n’ont pas été éloignés des conceptions de dépoussiéreurs à manches. Les cartouches étaient suspendues verticalement (comme les filtres à sacs) et le débit d’air entrait toujours à un niveau bas dans l’armoire du dépoussiéreur, provoquant le réentraînement de la poussière et d’autres inefficacités de performance similaires à celles des dépoussiéreurs à manches.

Ces dépoussiéreurs précoces représentaient les améliorations par rapport à la technologie de manches, mais devaient toujours être améliorés. Au début des années 1980, de nouvelles améliorations de conception ont encore permis d’améliorer les performances des dépoussiéreurs en ajoutant des systèmes à débit d’air descendant exploitant la force de gravité pour extraire la poussière du débit d’air.

Les conceptions de flux descendant, appuyées par la recherche EPA et commanditées par l’American Council Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) étaient certifiées comme étant les conceptions de boîtier de dépoussiéreurs à cartouches les plus efficaces. Elles pouvaient supprimer efficacement les barrières avec des pertes de charge plus faibles, et éliminer les problèmes de réentraînement, en fournissant une conception globale qui permet aux particules de chuter rapidement dans la trémie.

Analyse du débit d’air

En quoi les conceptions du boîtier de l’armoire et le sens du débit d’air ont-elles une influence sur les performances opérationnelles ? Tout ne se résume-t-il pas au support filtrant ? Pour répondre au mieux à ces questions, comparons les images des conceptions de flux montant et traversant aux conceptions de flux descendant. En comparant ces deux philosophies, vous pouvez facilement voir que les dépoussiéreurs à flux descendants présentent des vitesses plus faible lorsque l’air se déplace avec la gravité du côté sale vers le côté propre du dépoussiéreur. Voir Figure 2. Des vitesses plus faibles produisent une perte de charge plus faible qui, en retour, utilise moins d’énergie pour déplacer le débit d’air à travers les filtres. Non seulement la demande en énergie est plus faible, mais les conceptions à flux descendant gèrent mieux la poussière abrasive. Cela signifie moins d’abrasion sur les filtres et l’élimination du balayage de la trémie, qui pourrait autrement suspendre la poussière dans les filtres. Ce réentraînement engendre un rendement plus faible et une plus grande consommation d’énergie. Par conséquent, les filtres jouent effectivement un rôle essentiel, mais une conception adaptée de l’armoire améliore l’efficacité des filtres.

L’effet de flux traversant montre une distribution non uniforme de la vitesse et des zones considérables avec des vélocités élevées, qui créent un potentiel élevé d’abrasion. L’entrée d’air échelonnée crée une turbulence élevée dans la trémie et peut provoquer un réentraînement de la poussière et un nettoyage par impulsions difficile, d’où une perte de charge plus élevée et une durée de vie du filtre plus courte.

La technologie Downflo® Donaldson Torit utilise un débit d’air descendant ainsi que la force de gravité pour déposer automatiquement la poussière dans la trémie, d’où un meilleur nettoyage avec moins des filtres moins abrasés. Le modèle de débit d’air descendant crée une distribution équilibrée et uniforme de la vitesse de l’air à travers le dépoussiéreur, en réduisant ainsi le potentiel d’abrasion.

Figure 2 : comparaison entre la technologie Downflo et l’effet de flux traversant.

Poussière combustible

Étant donné que la poussière émise par le procédé est souvent légère, elle circule parfois dans des zones de votre installation dont vous ne soupçonnez même pas l’existence. Plus la poussière est fine, plus elle flotte et met du temps à se déposer. Et donc ? Si votre poussière est combustible, vous avez désormais une source potentielle de combustible qui recouvre vos murs, au-dessus de vos systèmes d’éclairage et sur les conduits HVAC. En cas de déflagration, la poussière est déplacée, libérée dans l’air et peut éventuellement créer une seconde explosion plus violente dans votre installation.

Qu’est-ce qu’une déflagration et qu’est-ce qu’une explosion ? Ces événements sont différents, mais se produisent simultanément. Une déflagration est une ignition qui crée un front de flammes se diffusant à des vitesses subsoniques. Une explosion est la rupture physique d’une cuve ou d’un conteneur à la suite d’une surpression. Lors d’incidents industriels, une déflagration déclenche souvent l’explosion du dépoussiéreur ou du bâtiment. Les déflagrations ou explosions dans des équipements de traitement d’un usine perturbent la poussière qui, avec le temps, s’est installée à travers l’installation. Si la poussière suspendue entre ensuite en contact avec le front de flammes créé par l’explosion de l’équipement de traitement, ou avec une autre source d’ignition présente dans l’installation, un second événement souvent plus destructeur peut se produire, provoquant des dommages lourds sur l’installation et pouvant blesser le personnel ou causer la mort.

Figure 3 : la gestion ou le retrait d’un ou de plusieurs éléments du pentagone d’explosion peut réduire le risque d’explosion.

La U.S. Occupational Safety and Health Administration (OSHA) a publié un programme d’envergure nationale sur la poussière combustible en contact avec les dangers. En fonction des directives développées par la National Fire Protection Agency (NFPA) américaine, l’OSHA est axée sur la réduction des dangers posés par la poussière combustible en éliminant un ou plusieurs des cinq éléments du pentagone d’explosion. Voir Figure 3. Le pentagone d’explosion représente les cinq principaux éléments (poussière combustible, oxygène, dispersion de la poussière, confinement de la poussière et source d’ignition) qui, lorsqu’ils sont associés, provoquent une explosion.

En tant que propriétaire d’un processus, vous êtes responsable de l’évaluation de votre processus en matière de risques liés à la poussière combustible et vous devez choisir la stratégie de gestion de la poussière combustible qui limitera efficacement vos risques en supprimant un ou plusieurs éléments du pentagone d’explosion, ou en contrôlant et en limitant les conséquences d’une explosion. Vous devez vous poser plusieurs questions pour déterminer si vous êtes en présence de poussières combustibles.

Confinement de la poussière

De nombreux sous-produits pharmaceutiques contiennent des poussières nocives. Cette poussière peut contenir des ingrédients pharmaceutiques actifs (API) tels que des narcotiques, des hormones, des stéroïdes ou d’autres composés pouvant avoir des effets dangereux sur les employés ou l’environnement en cas de surexposition.

Contrairement aux processus standard qui génèrent des poussières passives, les poussières nocives doivent être manipulées de sorte à limiter l’exposition et à augmenter le confinement. Les situations de confinement deviennent souvent des défis uniques, car l’équipement de filtration joue désormais un double rôle de dépoussiéreur et de dispositif de confinement pour la poussière collectée.

Les dépoussiéreurs actuels sont plus autonomes et sont souvent configurables pour fonctionner en continu. Les options de l’équipement permettent aux commandes du dépoussiéreur de surveiller les pressions, de réguler le débit d’air, de nettoyer automatiquement les filtres par impulsions et même de décharger la poussière de la trémie sans interrompre le procédé. Cependant, même avec des niveaux élevés d’automatisation, des tâches manuelles sont requises pour que les dépoussiéreurs continuent à fonctionner efficacement. La plus commune de ces tâches consiste à remplacer les filtres usagés. Vu la poussière toxique générée dans la fabrication pharmaceutique, ce remplacement de filtres nécessite souvent un processus bag-in/bag-out (BIBO). Voir Figure 4.

Figure 4 : le système bag-in/bag-out (BIBO) améliore les remplacements de filtres et la maintenance de décharge de la trémie, afin de contribuer à réduire l’exposition du personnel aux poussières potentiellement dangereuses, ainsi que l’exposition aux contaminants présents dans l’atmosphère.

Le terme se réfère à l’utilisation de sacs spéciaux et aux processus de manipulation qui permettent à l’opérateur de changer les filtres sans être directement exposé à la poussière du dépoussiéreur. Les étapes bag-out comprennent des sacs liés aux colliers intégrés (colliers BIBO) du dépoussiéreur. Les sacs sont attachés aux colliers grâce à des joints et colliers en caoutchouc pour créer un joint étanche à la poussière entre le sac BIBO et le dépoussiéreur.

Veuillez trouver ci-dessous des éléments à prendre en compte lorsque vous tentez de déterminer si une conception BIBO particulière est efficace :

Les sacs doivent provenir d’experts en confinement et doivent être conformes aux normes OEL. En fonction de la toxicité de votre poussière, ne faites aucun compromis sur la qualité des sacs. Tous les sacs ne sont pas identiques.
Les colliers BIBO circulaires sont souvent plus efficaces que les colliers rectangulaires, car ils assurent une étanchéité uniforme sans écart. Les colliers rectangulaires sont plus sujets aux écarts sur le haut, le bas et les côtés.
Les ouvertures de filtres plus petites sur le dépoussiéreur nécessitent généralement qu’un seul employé effectue le changement BIBO réel de filtre. Par contraste, avec les dépoussiéreurs à suspension verticale munies de larges ouvertures rectangulaires pour les filtres, les opérateurs doivent extraire quatre filtres chargés dans un même sac. Étant donné que les filtres chargés peuvent peser jusqu’à 30 kg, le poids seul exige que plusieurs opérateurs gèrent et mettent au rebut les filtres et le sac.
Les colliers BIBO qui offrent une triple étanchéité du sac dans le dépoussiéreur sont recommandés.
Lorsque vous considérez un équipement BIBO, il est recommandé de chercher un équipement spécialement conçu pour les procédures BIBO. Ne choisissez pas des conceptions d’équipement qui envisagent le BIBO comme une alternative.

Qui aurait pu penser qu’il existait autant de technologies et de concepts développés autour de la récupération de la poussière ? Chez Donaldson, notre mission est de constamment améliorer les conceptions, les solutions de filtres et l’efficacité globale pour assurer un air purifié et plus sûr. Nous nous engageons à poursuivre notre rôle de leader de l’innovation en développant davantage les technologies de récupération de la poussière, afin de continuer à fournir des solutions de filtration efficaces au fur et à mesure que vos besoins en filtration évoluent.

Nous pouvons vous aider à trouver la meilleure solution pour votre application.

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