LES FUMEES QUI TUENT Toxicologie des produits de combustion accidentelle
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Diapositive 1
S. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUXLES FUMEES QUI TUENT
Toxicologie des produitsde combustion accidentelle
AMEMP
1VELAUX20/10/2013S. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX
Combustion accidentelle2Chimie et thermochimie de la combustionEnergie thermiqueAspects nergtiques Energie mcanique nature des matriaux scenarii de combustion Formation deffluentsS. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX3VELAUX20/10/2013Rappels de thermodynamique2 types de variables: intensives et extensives
Extensif: nergie, volumesExtensif Extensif = Intensif (r, composition effluents)Energie quantit matire DH S. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX
4Rappels de thermodynamiquedU = dQ + dW (DTE)
dH = dQ+dW+PdV+VdP (DTE) = dQ + VdP
Processus isobaredQ = dH = CpdT
dH DH
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Cp > Cv
Pour un mme effet thermique:
DTV > DTP
5Rappels de thermodynamique
Ejection de matire
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Combustion
raction chimiquecombustible / comburant
Ncessite de l'nergie
Cest un processus irrversible
6Modes de combustionS. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX
7Limites Infrieure et Suprieure dExplosivitS. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX
8Tempratures particuliresPoint clair (Flash point)Tmin permettant linflammation si flamme pilote
Extrmement inflammable < 0C 0C < facilement inflammable < 21C 21C < inflammable < 55C
Point dinflammation la combustion sentretient delle-mme
Temprature dauto-inflammation inflammation sans flamme pilote
A temprature ambiante
Fioul lourd PE > 70C
Essence PE nCO2 + (n+1)H2O
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Formation de radicaux libres17Inhibiteurs chimiques de combustionRetardateurs broms dans quelques polymres
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Inhibition de radicaux libres
Br + H HBr
18Combustion dhydrocarburesS. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX
19ExplosifsS. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX
Fulmicoton
20Combustion explosive Produit explosif Contient le comburant dans sa structure Par analogie:
Mlange intime (gaz ou poussires + air)
Energie flamme qui projette devant elle des ions Propagation de la raction dans le mlange frais
Gaz de combustion (CO2 et H2O) Pousse sur le front de flamme
Surpression (si dflagration) : 10 -1000 kPa (Ineris)
S. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX21Temps de libration de lnergiePoussire de carbone
Combustion lente Raction explosive
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22Explosivit de poussires 1 Poussires mtalliques oxydation de surface Poussires organiques pyrolyse
2 Oxygne, air
3 Source d'inflammation (chaleur, tincelle, etc...)
4 Dispersion des particules de poussires
5 Confinement du nuage de poussires
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23VELAUX20/10/2013 Effets de la surpression20 mbar bris de vitres
50 mbar dgts lgers sur les structures
140 mbar premiers effets ltaux, et dgts srieux sur les structures
200 mbar effets ltaux significatifs, et dgts graves sur les structures
300 mbar dgts trs graves sur les structures
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24Auto-inflammation de nuages de poussiresAluminium > 580 ( T C )Amidon 360 - 400Poudre de bois 380 - 440Poudre de rsine poxydique 500 - 580Sucre glace 340 - 360Farine de bl 370 - 420Soufre 150 - 300Poussire de charbon 460 - 580
S. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX25Explosion de poussiresS. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX
1997, explosion dun silo de crales Blaye, 11 morts 26Effluents de combustion de polymresToxicit des effluents de combustion des matires plastiques
Toxicit de certains systmes retardateurs de flamme (RX, Organophosphors, Sb2O3)S. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX
27VELAUX20/10/2013Processus de combustion de polymresS. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX
28Effluents de combustion de polymres Incendie
asphyxiants ( Cyanures, H2S, CO, CO2 ) Gaz toxiques irritants ( drivs du chlore et de lazote, RCHO )
S. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX29Quelques classes de polymresPolyolfines, PE, PP (automobile, meubles)polyvinyles, PVC (films, tubes, canalisations, fentres)Polystyrnes (isolation, emballages)polyacryliques ou polymthacryliques (plexiglass)Polyamides, polycarbonates, polyesters, Polymres fluors (Tflon) Copolymres (C, H, O, N, S, X)
S. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX30Effluents de combustion de polymresPrincipaux effluents pour quelques polymresPolystyrne, Polyester : fume noire CO, CO2, H2O, hydrocarbures Polythylne: faible fume blanche, CO, CO2, H2O, hydrocarbures
Polyamides, acrylonitrile, polyurthanne: faibles fumes blanches, CO, CO2, H2O, HCN, NOx
Rsines phnoliques: charbonnent sans fumes, CO, CO2, H2OCaoutchoucs naturel et synthtique: CO, CO2, fume noire
Matriaux naturels (soie, coton, laine) Cyanures
S. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX31Effluents de combustion de polymres Combustion du PVC H2O, CO2, CO, HCl, (+ fumes + dioxines, furanes)
La production de CO et CO2 augmente la ventilation, donc labsorption de rsidus toxiquesS. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX
32Effluents de combustion de polymresCO, CO2, H2O, HCl, HCN, SOx, NOx, HCHO
+ de 600 hydrocarbures dont des polycycliques recenss
Ignifugeants
Combustion incomplte
Fume, suies
Polymres chlors
HCl, CH3Cl
Mousse de polyurthane (C,H,O,N)
Si T
% CO, HCN, NOx S. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX
33VELAUX20/10/2013Dgradation thermique des polymres A haute temprature
Monomres rsiduelsAdditifs (ArOH, -NCO, RBr, ArBr)DpolymrisationProduits de dgradation
Composs toxiques, parfois inflammables Plastifiants (phtalates, phosphates), stabilisants (diphnylamine), ignifugeants (Al(OH)3, phosphonates),
S. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX34PolyurthanneT > 150C Dbut de dgradation thermique
CO, CO2, NOx, HCN, amines, isocyanatesS. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX
35Les fumesS. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX
36CONSTITUANTS PARTICULAIRES DES FUMEEScombustion vive (avec flamme): agrgats solides appeles suies (10-80 nm)
combustion lente (type smouldering): condensation despces de haut poids molculaire
formation darosols (gouttelettes liquides visqueuses)
S. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX37Combustion sans flammeSmouldering stacks of paper at the Khanna Paper Milloutskirts of Amritsar - June 2012Feu couvant
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38Emballement thermiqueBalles de houblon dgageant de la fumeles balles cur de stock ont chauff
Auto-chauffement par fermentation, combustion spontane possible
Photo reproduite avec la permission de Yakima, WA Fire Dept
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39Emballement thermiqueChiffons imbibs d'huile (carburant)Matriau poreux : grande surface de contact avec l'air (comburant)
Oxydation de lhuile : T
valeur dauto-ignitionVox = f(T) T
Feu couvant fume
arrive en surface flammes
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40Les fumesParticules solides
Cendres, Suie
H2O vapeur
Gaz de combustionOpacit
Nature du combustible
Apport en oxygne
Intensitde l'incendie
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41Les suies Combustion incomplte
(Hydrocarbures, Polymres, Biomasse)
Suies
Arosols /atmosphreS. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX
42Formation de fumes toxiquesS. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX
43Combustion de fibres textilesS. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX09/09 2013 - Tours Magasin MichiganCombustion de vtements (fibres naturelles et synthtiques)
44VELAUX20/10/2013Combustion de fibres textilesS. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX
45VELAUX20/10/2013Polymres auto-extinguiblesTissu en Nomex: poly(imino-1,3-phnylneiminocarbonyle-1,3-phnylnecarbonyle)T auto-inflammation > 600CPE = 800C
Polymres auto-extinguibles: polymres halogns (polythylnes, polychloroprnes, fluoropolymres, fluorolastomres, silicones fluors
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Formation de fumes toxiquesCombustion de pneus - Le Havre, juin 2011S. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX
47VELAUX20/10/2013Combustion de pneumatiquesComposition des fumes d'incendiedans un entrept de stockage de pneumatiques
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48Feux de dchetteriesDcembre 2012 - Incendie la dchetterie Ulysse de MornacPropagation du feu vite au tas de plastique voisin
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49Avez-vousaussi des questions ?S. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX
50
Substance
LIE
LSE
Actone3%13%
Actylne2,5%82%
Ammoniac15,5%27%
Benzne1,2%7,8%
Butane1,8%8,4%
thylne2,7%36%
Dithylther1,9%36%
Gazole0,6%6,5%
Gaz naturel5%15%
Heptane1,05%6,7%
Gaz naturel PCS = PCI + mH2O.L PCS 1,1.PCI[]PolymreTaux [%]Ignifugeant brom
Mousse de polystyrne0,8 - 4hexabromocyclododcanes
Polystyrne dense11 - 15dcabromodiphnyl-thers
Rsine poxyde0 - 0,1ttrabromobisphnol A
Polyamides13 - 16dcabromodiphnyl-thers
Polyolfines5 - 8propylne dibromo styrne
Polytrphthalate8 - 11polystyrne brom
Polyesters insaturs13 - 28ttrabromobisphnol A
Polycarbonate4 - 6polystyrne brom
Copolymres du styrne12 - 15polystyrne brom
TNT
Clich de microscopie lectronique de suie (CNRS)
Aot 2012, La Rochelle. Fumes toxiques, combustion de galets de chloredichloroisocyanurate de sodium
CO2 80.1 %CO 5,4%
Imbrls organiques (dont benzne et tolune) 7,8%
Mtaux (total) 2,9%
Poussires (suies) 2,6%
SO2 0,51%HCl 0,3%NO 0,2%NO2 0,1%HCN 0,08%HAP (total) 0,01%PCB (total) 3x10-6 %Dioxines/furanes (total) 2x10-8 %