Cinq Détecteurs Pid Passés Au Crible

Le 01/04/2013 à 14:00  

L'essentiel

Parmi les barrières techniques de sécurité, les détecteurs PID portables servent à prévenir en temps réel les opérateurs de la présence de polluants chimiques.

Avec le soutien de l'Exera, l'Ineris a mené une campagne d'essais sur ces appareils pour évaluer leurs performances métrologiques en laboratoire et sur un site industriel.

Les résultats ont notamment mis en évidence qu'ils sont faciles à mettre en œuvre au quotidien, mais de préférence par des utilisateurs compétents, que les facteurs de réponse sont globalement acceptables…

Tout un chacun a encore en mémoire l'incident qui est survenu le 21 janvier 2013 sur le site rouennais du groupe Lubrizol, et tout particulièrement les centaines de milliers de personnes habitant ou travaillant dans les bassins normand et parisien. Le site de production d'additifs pour lubrifiants et pour peintures a en effet connu une fuite de mercaptan, ou méthanéthiol, un gaz utilisé pour rendre odorant le gaz de ville inodore (odeur caractéristique de putréfaction) et qui entre également dans la fabrication de produits phytosanitaires, d'antioxydants, etc. Si ce gaz n'est pas toxique à de faibles concentrations - il peut quand même provoquer une irritation des yeux, des muqueuses respiratoires et de la peau - , le mercaptan est toutefois classé officiellement comme“toxique par inhalation” et “dangereux pour l'environnement”.

L'incident de Lubrizol, qui n'a heureusement pas fait de victimes, n'est qu'un nouvel exemple des risques pouvant survenir sur un site industriel, et donc de l'intérêt pour le personnel intervenant dans ces usines, mais aussi dans n'importe quelle entreprise où l'on manipule ou l'on est en présence de produits dangereux, de disposer des équipements de protection et de détection fiables. Dans le cadre d'une démarche de prévention et de maîtrise des risques au sein des Installations classées pour la protection de l'environnement (ICPE), l'Institut national de l'environnement industriel et des risques (Ineris), avec le soutien de l'association des Exploitants d'équipements de mesure, de régulation et d'automatismes (Exera) et du ministère chargé de l'écologie, a mené une campagne d'évaluation des performances des détecteurs à photo-ionisation (PID).

Dans le cadre d'une démarche de prévention et de maîtrise des risques au sein des ICPE, l'Ineris, avec le soutien de l'Exera et du ministère de tutelle, a mené une campagne d'évaluation des performances des détecteurs PID, en laboratoire, avec un banc de génération de vapeurs développé pour l'occasion par l'Ineris, et sur un site chimique industriel français.

Ineris

Ces appareils portables décèlent en temps réel la présence de polluants chimiques et notamment les composés organiques volatiles (COV), dans l'air et à en mesurer la “concentration”. Ils constituent ainsi une barrière technique de sécurité, principalement à des fins d'hygiène et de sécurité dans les lieux de travail (mesurer les niveaux de pollution autour d'une installation). Ils peuvent également être mis en œuvre pour réduire les émissions industrielles au titre de la réglementation des ICPE. Les applications principales des détecteurs PID portatifs, identifiées par l'Institut national de recherche et de sécurité (INRS), sont d'ailleurs la protection du personnel (capteur intégré dans un appareil de détection multigaz, par exemple), la recherche de fuites sur installation, l'aide à l'établissement d'une stratégie de prélèvement ou à la validation d'un équipement de protection collective. Les détecteurs PID sont toutefois plus des indicateurs que des analyseurs, dont les mesures permettent de déclencher une procédure d'échantillonnage en cas de dépassement de seuil. Comme il n'y a ni réel cadre réglementaire, ni méthode de référence pour la concentration des COV et de chaque composé organique (dangerosité différente), des questions peuvent se poser sur les paramètres d'influence.

La campagne d'essais a été menée en 2010 et 2011, selon un protocole précis établi un an auparavant par la commission technique Analyseurs industriels et détection de sécurité de l'Exera composée des entreprises Areva, Lubrizol,Total etVeolia, de l'Ineris et l'INRS. Ce protocole, qui est inspiré d'une évaluation déjà faite par l'INRS, a consisté en des tests obtenus en laboratoire, via un banc d'essai spécialement conçu à cet effet par l'Ineris, et des tests réalisés sur un site chimique industriel. L'objectif de la campagne d'essais était de comparer les performances métrologiques de détecteurs PID dans des conditions de laboratoire et de terrain identiques pour chaque appareil. Ce sont cinq appareils qui ont été évalués, de marque différente et prévus pour une utilisation en atmosphère explosive.

Des détecteurs dédiés et multigaz

Pour tous, le principe de fonctionnement est le même, à savoir l'ionisation des gaz sous l'effet d'un rayonnement émis par une lampe UV à une longueur d'onde précise. Les appareils sont équipés d'un système d'aspiration et d'une lampe standard de 10,6 électron-volt (eV) afin d'ioniser tous les composés dont l'énergie d'ionisation est inférieure à 10,6 eV. Deux d'entre eux sont des détecteurs multigaz embarquant également des cellules catalytiques (explosimétrie) ou électrochimiques (toximétrie, oxygène…), tandis que les trois autres sont des détecteurs dédiés.

La campagne ayant consisté en des tests en laboratoire et sur un site industriel, intéressons-nous d'abord aux premiers essais. L'évaluation des performances en laboratoire a nécessité la réalisation d'un banc d'essai ( voir encadré L'Ineris a développé spécialement un banc de génération de vapeurs ) permettant la génération d'atmosphères polluées en vapeurs organiques dans des conditions maîtrisées de concentration (écarts inférieurs à 4% de la concentration générée sur toute la durée de l'essai et pour l'ensemble des composés testés), de température (+20 + 2°C) et d'humidité relative (50 + 10% HR). Les tests ont porté sur l'évaluation des performances suivantes: les courbes et facteurs de réponse - le facteur de réponse est le rapport de la concentration du polluant recherché sur celle affichée par l'appareil en équivalent isobutylène - , le temps de réponse suite à l'exposition à un “cocktail” pendant trois heures, la dérive lorsque le détecteur est placé dans une atmosphère polluée, les capacités de détection à faible concentration.

Les détecteurs à photo-ionisation (PID) constituent une barrière technique de sécurité, principalement à des fins d'hygiène et de sécurité dans les lieux de travail. Ils peuvent également être mis en œuvre pour réduire les émissions industrielles au titre de la réglementation des Installations classées pour la protection de l'environnement (ICPE).

MSA-Gallet

D'autres aspects ont également été contrôlés, comme les effets des conditions ambiantes (température, humidité relative, pression et forte exposition), avec une matrice à deux températures (+20 et +30°C) et trois humidités relatives (20, 50 et 70%), ainsi que la maintenance, les temps de charge et l'autonomie des batteries. Pour la maintenance, une opération a été déroulée pour voir l'influence sur les paramètres,à trois concentrations données.A noter que l'opération de maintenance est différente selon l'appareil: il peut s'agir d'une poudre d'alumine pour la lampe, d'une solution alcoolique avec séchage, de remplacer la lampe.

Les résultats de la campagne d'essais ont mis en avant que les détecteurs PID portables sont des appareils compacts et faciles à mettre en œuvre pour une utilisation quotidienne et pouvant fournir rapidement une indication. En cas de dépassement de seuil, les mesures permettent alors de déclencher une procédure d'échantillonnage pour analyse.

BW Technologies

En ce qui concerne les gaz utilisés, l'isobutylène (C4 H 8 )aété défini comme gaz de référence d'étalonnage des détecteurs PID, à une concentration de 100 ppm + 2%. Les vapeurs ont été générées à partir d'une solution liquide de qualité analyse, dont la concentration a été suivie tout au long de la campagne au moyen d'un analyseur à ionisation de flamme (FID). La liste des substances testées a été établie par les membres de la commission technique de l'Exera, selon leur représentativité dans le milieu industriel et la prise en compte de demandes spécifiques du ministère. Les cinq substances, qui sont également facilement utilisables sur le terrain, sont l'acétate d'éthyle, la butanone, l'isopropanol, le tétrachloroéthylène et le toluène, auxquelles se sont ajoutés l'acrylonitrile, le benzène, le chlorure de vinyle et le méthanol. Les quatre derniers composés ont en fait été utilisés dans des essais particuliers de par leurs propriétés physico-chimiques. Le chlorure de vinyle et le benzène sont en effet détectables par une lampe UV d'énergie d'ionisation de 10,6eV mais présentent une valeur moyenne d'exposition sur une durée maximum de huit heures (VME) très basse (1ppm); le méthanol et l'acrylonitrile ne sont pas censés être détectés au regard de leur potentiel d'ionisation, respectivement de 10,85 et 10,91 eV, supérieur à l'énergie d'ionisation de la lampe.

Ion Science RAE Systems

Les temps de réponse et de récupération peuvent être très variables d'un appareil à l'autre et/ou d'une substance à l'autre. Si les appareils dédiés affichent des temps ne dépassant pas 5 secondes, les détecteurs PID multigaz présentent des temps plus importants, jusqu'à 30 voire 40 secondes.

Industrial Scientific

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