Explosion de poussières

Il est nécessaire de caractériser ses propres produits

Pour qu'une explosion se produise (cf. schéma p. 8), il faut réunir non seulement les trois éléments du « triangle du feu » –une source d'inflammation, la présence de poussières combustibles et de comburant– mais aussi trois conditions spécifiques de l'explosion : la présence de poussières en suspension, dans leur domaine d'explosivité (la teneur en combustible doit être supérieure à la limite inférieure d'explosivité) et un mélange confiné. Sans confinement, il se crée un phénomène de flambée ou boule de feu (combustion rapide avec flamme importante, mais sans effet de pression), qui peut toutefois créer d'importants dégâts. La hausse de la température d'une poussière en contact avec de l'air ou d'un mélange poussières-combustible-air revient à accroître son énergie. Il peut donc exister une valeur de la température pour laquelle la réaction de combustion s'amorce spontanément en produisant un phénomène dit d'auto-inflammation.

La combustion initiale des particules engendre immédiatement une inflammation des zones de suspension, contiguës à la zone de combustion. La flamme se propage ainsi dans le nuage, précédée d'une onde de pression provoquée par l'expansion des gaz chauds (1.000 à 2.000°C), formés par la combustion, et entraînant ainsi les poussières du nuage. L'ensemble de ce processus, initié dans un appareil industriel, conduit évidemment à un risque d'endommagement de l'installation. « Il faut attirer l'attention sur les conséquences de l'effet de souffle de cette explosion primaire. En effet, celui-ci contribue à soulever et à mettre en suspension d'autres poussières, déposées sur les parois ou stagnant en couches. Dans ces conditions, le front de flamme continue à se propager et entraîne des explosions secondaires, aggravant la nature des dégâts », souligne Fabrice Putier, directeur de Tecaliman.

L'évolution des produits à surveiller

Pour réaliser son étude de danger comme pour calculer au mieux la taille des évents, tout exploitant doit donc caractériser ses propres produits. Les guides des organisations professionnelles et les tables fournies par les intervenants experts (CNPP, Ineris, INRS, notamment) donnent des informations, mais elles ne sont pas toujours suffisantes pour un produit donné dans un site donné (granulométrie, humidité, confinement...). Laurent Perrin, chercheur CNRS (LSGC) souligne même l'importance de tester ses propres produits et mélanges dans les conditions les plus extrêmes (granulométrie la plus fine dans les conditions les plus sèches possibles). L'évolution des matières premières doit également être suivie : ainsi, selon le mode d'extraction de l'huile, la présence de résidus de vapeur peut augmenter la vitesse de montée en pression des tourteaux de colza.

« Selon l'INRS, la température minimale d'inflammation des combustibles d'origine agricole (bois, cacao, lait, etc.) est souvent inférieure à 300°C en couche », explique Guillaume Prabel de la société GreCon. L'INRS stipule que « la température minimale d'inflammation des poussières en couches est, en général, située entre 150 °C et 350 °C. Cette température n'est pas moins importante du point de vue de la prévention, l'inflammation d'une couche de poussière pouvant donner lieu à une explosion de nuage. » Pour caractériser les risques, les spécialistes utilisent également le coefficient maximal d'explosivité ou Kst, valeur caractéristique de l'explosabilité d'une poussière (valeur maximale de la montée en pression par unité de temps).

À titre indicatif, le Kst de poussières agroalimentaires varie de 50 bar.m.s-1 à un peu plus de 200 bars.m.s-1 . D'autres critères jouent : la taille critique des particules, notamment.

Gare aux poussières de décolmatage

Pour caractériser les produits manipulés dans les usines d'alimentation animale, Tecaliman a conduit une série de quatre études expérimentales, avec Laurent Per-rin et Olivier Dufaud du LSGC du CNRS basé à Nancy. « Nous voulions déterminer les caractéristiques physiques et physicochimiques mais aussi la variabilité des principales matières premières, produits finis et particules présents dans les usines d'alimentation animale », détaille Fabrice Putier. Neuf produits ont donc été testés dans les conditions les plus sévères : 5 produits finis car la formulation varie selon l'espèce de destination (porc croissance, vache laitière, porcelet 1er âge, lapin, poulet finition), 3 prémix dont la teneur en matière végétale varie de 2 à 53 %, et 1 dépôt de particules sur le filtre à manche d'un broyeur. Les particules collectées sur le filtre correspondent à un agglomérat de particules de matières premières différentes, résultant du broyage de mélanges de matières premières organiques. Il est donc impossible de connaître la constitution précise de ce dépôt de parti-cules.

Les trois catégories de produits se démarquent bien entre elles : les trois prémix, probablement en raison de leur taux de minéralisation, sont peu ou pas sensible à ” l'explosion. Les aliments composés ont également des valeurs semblables entre eux, tout en étant un peu plus sensibles (Kst entre 39 et 44 bar.m.s-1 ). Le dépôt sur le filtre présente une sévérité à l'explosion bien plus importante avec un Kst de 103 bar.m.s-1 . Aussi l'étude va-t-elle se poursuivre sur les dépôts de particules fines.