Pôle physico-chimique

• Les principaux moyens techniques du laboratoire
• Les études récentes réalisées en partenariat avec les industriels

Les principaux moyens techniques du laboratoire

Matériel physico-chimique

L’ensemble du matériel physico-chimique est dédié au contrôle qualité des additifs chimiques employés pour lutter contre les incendies de forêts. Les exigences requises ainsi que les protocoles employés sont décrits dans un cahier des charges contraignant, dont la finalité est de garantir à l’utilisateur un produit facile à mettre en œuvre et efficace contre le feu.

pH metrie : ORION

Cet appareil permet de mesurer l’acidité ou la basicité des produits et ainsi d’estimer leur agressivité vis-à-vis des matériaux en contact. Les additifs chimiques utilisés dans les feux de forêts doivent être proches de la neutralité.

Tensiomètre : DENSIMAT TD2000

La mesure de la tension superficielle est un élément de caractérisation du pouvoir d’étalement des solutions moussantes. Plus la tension superficielle de la solution est basse, plus elle va s’étaler et donc mouiller les surfaces en contact. Ce paramètre est mis à profit pour améliorer la mouillabilité de l’eau envoyée sur les flammes.

Viscosimètre : BROOKFIELD DV2 aiguilles LV

Autre appareil de contrôle qualité des additifs chimiques, le viscosimètre permet de mesurer la résistance au mouvement des liquides étudiés. Leur fluidité doit être garantie entre -10 et +60°C pour permettre leur mise en œuvre dans les conditions de stockage extérieur. Ces caractéristiques de base donnent également une bonne indication de leur stabilité dans le temps.

Point d’éclair : SETAFLASH « LOW TEMP »

La détermination des températures d’inflammation des vapeurs émises par les liquides est une contrainte aéronautique pour tous les produits embarqués dans les avions. Les additifs chimiques utilisés par les moyens aériens subissent donc le test systématiquement au moment de leur soumission aux appels d’offres nationaux.

Tests de stabilité au chaud et au froid en étuves

Le comportement des additifs chimiques peut varier lorsque les produits sont soumis à des cycles de vieillissement artificiel accélérés. Ces informations intéressantes renseignent sur leurs risques d’instabilité au chaud et au froid, en situation opérationnelle.

Tests de corrosion sur des alliages aéronautiques

Des éprouvettes métalliques en acier et en aluminium sont immergées dans les produits retardants et moussants à étudier. Leur pouvoir corrosif se déduit d’observations microscopiques et de la perte de masse mesurée à la fin du trempage et après nettoyage des surfaces métalliques.

Etudes d’impact environnemental des additifs chimiques feux de forêts

L’impact environnemental est évalué grâce à des tests de germination sur différentes espèces méditerranéennes. La germination des graines en contact avec les produits et l’évolution des jeunes plantules sont suivies attentivement, à la recherche d’inhibitions, de nécroses ou de retard dans le développement. Les protocoles répondent à un cahier des charges précis comprenant de nombreux réplicas et témoins, pour intégrer la variabilité biologiques des espèces étudiées. Les tests sont ensuite élargis à des zones herbacées plantées en plein champ.

Analyse thermogravimétrique de micro-combustion Thermobalance : SETARAM TGA92-12 ATD

Cet appareil permet l’analyse des phénomènes de combustion par le suivi de la perte de masse et l’enregistrement des échanges d’énergie au cours de la dégradation. La détermination des températures caractéristiques de combustion et des enthalpies réactionnelles renseignent sur le comportement au feu des matériaux testés. Il est d’un recours précieux pour étudier l’efficacité ignifugeante des retardants, la combustion des matériaux ainsi que des végétaux méditerranéens.

Analyses « spectro-chromato »

Cet appareil (PERKIN ELMER) très sophistiqué est dédié essentiellement à la recherche de produits « accélérants » de type hydrocarbures dans les échantillons prélevés par la gendarmerie à proximité des zones de départs de feux.
Il permet également d’analyser les composés organiques volatils (C.O.V.) émis naturellement par les végétaux méditerranéens en période de sécheresse.
Le couplage d’un chromatographe en phase gazeuse (Autosystem XL), avec un spectromètre de masse (Turbomass Gold) représente l’association la plus efficace pour séparer des molécules gazeuses dans un mélange complexe puis de les identifier avec certitude, même lorsqu’elles sont présentes à l’état de traces. Un désorbeur TurboMatrix ATD, placé en début de ligne permet d’analyser indifféremment des échantillons solides, liquides ou gazeux.

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Les études récentes réalisées en partenariat avec les industriels

Le premier semestre de cette année 2010 a été consacré en grande partie à la caractérisation de nouveaux additifs chimiques dans le cadre du nouvel appel d’offre national pour la fourniture de produits utilisés dans la lutte contre les feux de forêts.

Deux fournisseurs nous ont soumis des produits retardant et moussant afin de caractériser dans un premier temps leurs paramètres physico-chimiques. Compte tenu des résultats obtenus, de nouvelles formulations ont ensuite été développées afin de mieux répondre aux nombreuses exigences opérationnelles mentionnées dans le cahier des charges.

L’arrivée en mars de Melle Pouschat au laboratoire a nécessité une période de formation sur le matériel spécifique dont nous disposons. L’appareil le plus complexe étant le « spectro-chromato », c’est ce dernier qui a mobilisé le plus de temps.

Parallèlement à ces travaux, des tests de corrosion et de combustion ont été réalisés pour un matériau polymère susceptible de constituer une cuve de camion citerne feu de forêts.

Tout au long de l’année, nous réalisons également des formations variées spécifiques à chaque type de stagiaires ou de visiteurs. Ainsi nous présentons les activités du laboratoire aux professeurs des lycées et collèges dans le cadre des rencontres professeurs –chercheurs. Des formations plus techniques sont aussi dispensées lors des stages « équipiers pélicandrôme » et « Hélico » axées davantage sur les propriétés des additifs chimiques expliquant leur efficacité extinctrice. Le public est parfois plus jeune lors des visites de lycéens et collégiens, intéressés par les aspects pluridisciplinaires de notre travail ainsi que par l’univers technique d’un laboratoire.

Pascale ARVIEU
Ingénieur d’études
DEA chimie environnement et Santé

Dès mon arrivée, j’ai pris en charge l’utilisation et la maintenance du chromatographe en phase gazeuse couplé à un spectromètre de masse (GC-MS). Après une maintenance complète de l’appareil effectuée en avril (14 et 15) par la société Antélia, des échantillons de terres, gravats, etc. issus de lieux incendiés ont été analysés, afin de déterminer la présence ou l’absence de produits dits « accélérants » (e.g. gasoils, essences, fiouls, etc.) susceptibles d’être à l’origine de ces incendies. Depuis mon arrivée au CEREN, 3 analyses ont été réalisées dans le cadre d’expertises judiciaires (juin, juillet et septembre). Les résultats de chacune ont été fournis sous forme de rapport précisant les dates d’arrivée et d’analyse du scellé, le type d’échantillon avec photos, sa composition, et l’absence ou la présence de produit accélérant. De plus, le GC-MS a été utilisé pour effectuer une analyse des fumées issues de la dégradation thermique du matériau Ecopolyfire développé par la société Iturri. D’autre part, afin d’optimiser le fonctionnement du GC-MS, la centrale à hélium ainsi que les bouteilles ont été révisées en août dernier par la société L’Air Liquide.

Priscilla POUSCHAT
Docteur en géoscience de l’environnement
Chef de projet

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