Préservation de l’environnement et gestion de la pollution des brûleurs industriels
SO2 – DIOXYDE DE SOUFRE
NOX – OXYDES D’AZOTE
Les oxydes d’azote (communément définis comme NOx =NO + NO2) proviennent comme le SO2 essentiellement de la combustion des combustibles fossiles et de quelques procédés industriels (production d’acide nitrique, fabrication d’engrais, traitement des surfaces, etc.). Ils sont principalement formés dans les chambres de combustion où : N2 (air) + O à NO +N lorsque la température n’excède pas 1400°C (NO thermique) N2 (combustible) + O à NO + N (NO fuel) si N2 combiné
N2 + CH à HCN + N puis NO après différentes étapes même à plus basse température (NO prompt). Le NO se transforme en présence d’oxygène en NO2 (de 0,5 à 10%) dans le foyer. Cette réaction se poursuit lentement dans l’atmosphère et explique dans le cas des villes à forte circulation la couleur brunâtre des couches d’air pollué situées à quelques centaines de mètres d’altitude (action conjointe des poussières). Les oxydes d’azote interviennent également dans la formation des oxydants photochimiques et par effet indirect dans l’accroissement de l’effet de serre. Les principaux émetteurs sont les grandes installations de combustion et surtout les véhicules automobiles (d’où une politique de réduction au moyen de pots catalytiques par exemple). Volcans, orages, feux de forêts contribuent aussi aux émissions.
CO – MONOXYDE DE CARBONE
Le monoxyde de carbone est produit par des combustions incomplètes généralement dues à des installations mal réglées (surtout le cas des toutes petites installations). Il est aussi présent dans les rejets de certains procédés industriels (agglomération de minerai, aciéries, incinérateur de déchets) mais aussi et surtout présent dans les gaz échappement des véhicules automobiles.
PFC – PERFLUORCARBURES
Synthétisés exclusivement par voie chimique les PFC sont largement utilisés lors des étapes de production des semi-conducteurs. Ils sont aussi des sous-produits de l’électrolyse de l’aluminium. L’amélioration des procédés a permis de diminuer notablement les émissions de ces gaz à effet de serre depuis 1990.
COV – COMPOSES ORGANIQUES VOLATILS
Les COV regroupent une multitude de substances et ne correspondent pas à une définition très rigoureuse. Les hydrocarbures appartiennent aux COV et on fait souvent l’amalgame à tort. Ceci est sans doute dû au fait que l’on exprime souvent les COV en hydrocarbures totaux équivalent méthane, ou propane, ou par rapport à un autre hydrocarbure de référence. Il est fréquent de distinguer séparément le méthane (CH4) qui est un COV particulier, naturellement présent dans l’air, des autres COV pour lesquels on emploie alors la notation COVNM (Composés Organiques Volatils Non Méthaniques).
Les sources de COV sont très nombreuses, les émissions sont dues à certains procédés industriels impliquant la mise en ouvre de solvants (chimie de base et chimie fine, parachimie, dégraissage des métaux, application de peinture, imprimerie, colles et adhésifs, caoutchouc, etc.), ou n’impliquant pas de solvants (raffinage du pétrole, utilisation de CFC, production de boissons alcoolisées, de pain etc.). L’utilisation de combustibles dans des foyers contribue un peu aux émissions mais sans aucune comparaison avec les proportions indiquées pour SO2 et NOx. On retrouve au premier rang des émetteurs les transports (surtout automobile). On notera également que la biomasse est fortement émettrice (forêts), sans oublier non plus les émissions liées aux produits domestique (peinture, produits d’entretien, parfums et cosmétiques, journaux, tabac, etc.).
CO2 – DIOXYDE DE CARBONNE
L’importance attribuée au CO2 provient de l’accroissement rapide de la concentration de ce gaz dans l’atmosphère par suite d’une augmentation de la consommation d’énergie fossile dans le monde et d’une diminution importante des couverts forestiers (une forêt de type tropical absorbe de 1 à 2 kg de CO2 par m2 et par an tandis qu’une forêt européenne ou un champ cultivé n’absorbe que de 0,2 à 0,5 kg de CO2 par m Et par an). Par ailleurs les océans jouent un rôle essentiel dans le maintien de l’équilibre général en carbone. L’augmentation de CO2 dans l’atmosphère, dans les proportions que nous connaissons, ne poserait probablement pas de problème à l’homme avant très longtemps s’il n’y avait pas le phénomène d’accroissement de l’effet de serre et ses conséquences potentielles d’ordre socio-économique plus ou moins dramatiques selon les experts. Comparées aux émissions des autres pays, la France se trouve très bien placée avec un peu moins de 2 t de carbone par habitant et par an
CH 4 – METHANE
Il occupe une place parmi les COV. Il participe directement au phénomène d’accroissement de l’effet de serre (sa contribution est estimée à 18% environ) et sa concentration dans l’air ambiant augmente encore plus vite que celle du CO2. Les principales sources émettrices sont : l’exploitation des mines de charbon, les décharges d’ordures ménagères, l’élevage, la distribution du gaz, etc. Une forte corrélation semble exister à l’échelle de la planète entre les émissions de méthane et la population, cette dernière ne cessant de croître.
N2O – PROTOXYDE D’AZOTE
Bien que non traditionnellement inclus dans les NOx, le N2O ou protoxyde d’azote est un composé oxygéné de l’azote. Il participe au phénomène de l’accroissement de l’effet de serre avec le CO2, le CH4, etc. Le N2O est émis lors de la combustion des combustibles fossiles, par quelques procédés industriels, par les véhicules automobiles et par les sols (surtout ceux cultivés avec des engrais azotés). Les océans et les sols naturels contribuent aussi aux émissions.
CFC – CHLOROFLUOROCARBURES
Ils sont totalement artificiels (à l’exception du chlorure de méthyle d’origine marine). Les émissions de CFC provenaient de l’utilisation de ces produits dans les biens de consommation courante (aérosols propulseurs, mousses, extincteurs, réfrigérants, etc.) A la suite d’accords internationaux, la production de ces substances, qui participent à l’effet de serre, est désormais très fortement réduite voire interdite pour la plupart, mais leur durée de vie (de 60 à 110 ans environ selon les composés) fait que les quantités présentes dans notre atmosphère vont continuer d’agir encore pendant un certain temps.
HFC – HYDROFLUOROCARBURES
Synthétisés exclusivement par voie chimique les HFC n’avaient pas d’applications importantes avant l’adoption du protocole de Montréal (interdiction des CFC) et des HCFC qui leur ont succédé. Ces composés qui participent également à l’effet de serre sont aujourd’hui utilisés comme agent de propulsion des aérosols, comme fluides réfrigérants, solvants, agents d’expansion des mousses, etc.
O3 – OZONE
C’est un élément intermédiaire du processus de formation et d’évolution des oxydants photochimiques. L’ozone stratosphérique (‘bon ozone’) nous protège des rayons UV du soleil, tandis que l’ozone troposphérique (‘mauvais ozone’) est un polluant très toxique car il est en contact direct avec l’homme et les autres écosystèmes. Il n’y a que très peu de sources industrielles d’ozone. On connaît aussi les petits ozoniseurs domestiques. La combinaison du rayonnement solaire, des NOx et des COV favorise la production d’ozone troposphérique dans nos régions et de façon plus marquée dans le sud. C’est un problème complexe car la réduction des oxydes d’azote peut, comme on l’a déjà observé, favoriser l’augmentation des concentrations d’ozone
H2S – HYDROGENE SULFURE
Très connu pour son odeur et pour sa toxicité très supérieure à SO2, il est utile de savoir que l’odeur disparaît avant d’atteindre le seuil de toxicité (le seuil de perception olfactive de H2S est de 0.1 ppm). Le H2S est surtout produit par les usines de production de pâte à papier (procédé kraft) et les ‘unités Claus’ des raffineries de pétrole.
AUTRES POLLUANTS
Parmi les autres polluants, on peut citer : L’ammoniac (NH3) pour lequel les activités agricoles constituent l’essentiel des sources émettrices.Les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) liés à certains phénomènes de combustion. Certains d’entre eux sont reconnus très cancérigènes comme le BaP (Benzo-a-Pyrène). Les dioxines et furannes (PCDD-F) qui peuvent se former dans certaines conditions particulières et dont certaines variétés sont très toxiques.
SF6 – HEXAFLUORURE DE SOUFRE
Synthétisés exclusivement par voie chimique le SF6 est utilisé dans un grand nombre d’applications techniques : agent diélectrique et de coupure dans les équipements électriques, gaz protecteur pour les fonderies de magnésium. Le SF6 participe également à l’effet de serre.
HF – ACIDE FLUORIDRIQUE
Le fluor est surtout émis au cours de la première fusion de l’aluminium ; l’électrolyse nécessite l’ajout de cryolithe (NA3 AIF6) qui donne de l’HF. Du fait que le fluor est présent dans de nombreux minéraux (argiles, phosphates naturels, charbon, dolomie, bauxite, etc.), les utilisateurs de ces minéraux sont donc des émetteurs potentiels. Les plus connus sont les briqueteries, les fabriques de fibres de verre, d’émaux, les aciéries, la sidérurgie, etc. qui épurent généralement leurs gaz avant rejet à l’atmosphère.
