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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

S. Coen Les Fumes qui tuent 18/10/2013 Ecole Dpartementale SDIS13 - VELAUX

Cp > Cv

Pour un mme effet thermique:

DTV > DTP

5Rappels de thermodynamique

Ejection de matire


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


Formation de radicaux libres17Inhibiteurs chimiques de combustionRetardateurs broms dans quelques polymres


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


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


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


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


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


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


40Les fumesParticules solides

Cendres, Suie

H2O vapeur

Gaz de combustionOpacit

Nature du combustible

Apport en oxygne

Intensitde l'incendie


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


48Feux de dchetteriesDcembre 2012 - Incendie la dchetterie Ulysse de MornacPropagation du feu vite au tas de plastique voisin


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 %