A propos de l’incendie du site d’Arkema à Houston

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L’une des conséquences de l’ouragan Harvey qui a causé fin août 2017 de graves inondations à Houston (Texas) est l’incident qui touche le site d’Arkema à Crosby, ville d’environ 2300 habitants proche de Houston. Des interrogations se sont posées dans le grand public quant à la nature spécifique des risques causés par l’incendie et les éventuelles déflagrations, qui peuvent mériter des explications. Rappelons en premier lieu que la présence de composés chimiques potentiellement dangereux pour la vie humaine est inévitable dans les industries pétrochimiques. Cependant, la connaissance de la nature précise des composés et de leurs réactions est fondamentale pour les services de secours et de nettoyage (qui ont été informés par Arkema au travers des autorités de l’Etat du Texas) qui auront à choisir les moyens de protection et d’intervention adaptés pour faire face au plus près de la menace. Dans le cas des populations civiles, la première et plus importante des recommandations est de rester à l’écoute et de suivre les consignes données par les autorités compétentes.

L’usine Arkema produit des composés appelés des "peroxydes" pour l’industrie pétrochimique, en vue de fabriquer des composés utilisés pour le grand public, tels que les résines plastiques et acryliques, le polystyrène, le polyéthylène, le polypropylène, le PVC ou les fibres de verre renforcées au polyester. Ces composés sont ensuite eux-mêmes transformés en peintures, tubes, phares, emballages plastiques, etc.

Les peroxydes représentent une catégorie très large de produits chimiques et non pas un unique composé. Découverts en France au début du XIXème siècle1, ils sont définis dans leur formule chimique par la présence d’un groupe de deux atomes d’oxygène chacun connectés à d’autres groupements chimiques plus ou moins volumineux (désignés par la lettre R dans le schéma). Le peroxyde le plus simple est le peroxyde d’hydrogène, de formule H2O2 qui, dilué en solution, n’est rien d’autre que de l’eau oxygénée ! Les usages des différentes formes de peroxydes sont très variés allant du dentifrice (pour ses propriétés de blanchiment) à la production de l’hydrazine, combustible de fusée.

Si les peroxydes se définissent par rapport à la présence d’un groupe de deux atomes d’oxygènes, leurs propriétés dépendent des groupements chimiques latéraux tout en partageant des propriétés communes telles que le blanchiment des substances organiques mais aussi, et c’est ce qui fait l’actualité en ce moment, une instabilité liée à la paire d’atomes d’oxygène. La molécule va avoir tendance à se décomposer en présence de contaminants, de choc et/ou de chaleur. Cette instabilité est la raison pour laquelle l’eau oxygénée est célèbre pour avoir une durée de conservation assez limitée une fois ouverte.

(source : https://en.wikipedia.org/wiki/Peroxide)

Figure 1 : le groupe de deux atomes d’oxygènes présent dans les peroxydes, avec des groupements latéraux désignés par la lettre R, dont la formule chimique varie d’un peroxyde à l’autre (H est l’atome d’hydrogène).

L’instabilité des peroxydes constitue à la fois une force et une faiblesse. Force lorsque les peroxydes servent de réactifs très efficaces pour divers procédés chimiques liés par exemple à la fabrication de médicaments, des produits désinfectants, etc. Le désavantage de ces composés est que leur utilisation exige des conditions de sécurité et de stockage adaptées pour éviter des réactions dites exothermiques : qui libèrent de la chaleur. L’augmentation de température accélérant les réactions chimiques, on se rend compte que ces produits, en quantité et pureté suffisante (on pourra se rassurer, l’eau oxygénée est suffisamment diluée pour éviter ces risques et ne conserver que les propriétés antiseptiques utiles), sont exposés à un risque de réaction en chaine : la température est augmentée lorsqu’une partie du produit se désagrège, accélérant la réaction dans le reste du produit, augmentant à son tour la température, et ce jusqu’à consommation complète du produit. Le résultat, si la réaction n’est pas contrôlée, est une déflagration potentiellement dangereuse. Pour certains peroxydes comme ceux de l’usine d’Arkema, la sécurité du stockage ne peut plus être garantie à partir d’une température limite, d’où la nécessité de systèmes de refroidissement.

Le dépassement de cette température limite est ce qu’il semble se produire dans l’usine d’Arkema alors que l’ouragan Harvey a causé des inondations dépassant à certains endroits de l’agglomération de Houston des niveaux attendus une fois tous les 500 à 800 ans. Les systèmes de refroidissement, malgré les redondances et les efforts du personnel, n’ont pas été en mesure de résister à l’ouragan qui a noyé les alimentations électriques normales, puis les groupes électrogènes permanents et enfin les groupes électrogènes de secours. La température des réservoirs a ainsi commencé à augmenter vers des niveaux à risques. Le personnel et la population aux alentours ont pu être évacués bien avant les premières déflagrations, réduisant très fortement les risques pour les vies humaines causées par celles-ci.

La question de la pollution elle-même va dépendre des groupements latéraux liés aux atomes d’oxygène discutés plus tôt. Arkema confirme travailler de façon étroite avec les autorités locales, étatiques et fédérales pour la gestion de cette crise. Enfin, d’après un porte-parole d’Arkema interrogé par le journal L’Usine Nouvelle, les fumées sont irritantes mais non toxiques et la décision a été prise et approuvée par les autorités du Texas de simplement laisser l’incendie suivre son cours sans mettre de vies humaines en danger.


(source : http://www.peroxychem.com/media/109052/pxc001_hydroperoxsafety_pres_fnl_web.pdf)

Figure 2 : graphe montrant l’évolution de la vitesse de décomposition du peroxyde d’hydrogène avec la température. Cette vitesse double approximativement tous les 10 °C. A température ambiante, la décomposition du produit est de 1 % par an, à 66 °C, elle est de 1 % par semaine et à 100 °C, elle est de 2 % par jour.

1L. J. Thénard (1818) “Observations sur des nouvelles combinaisons entre l’oxygène et divers acides,” Annales de chimie et de physique, 2nd series, vol. 8, pages 306-312