Estimation des émissions fugitives de COV
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Les émissions de COV (Composés Organiques Volatils) dans
l'atmosphère sont règlementées en France par l'arrêté du 29 Mai 2000
(publié le 13 Août 2000) qui constitue la transposition en droit
Français de la directive Européenne 1999/13/CE.
Cet arrêté qui modifie celui du 2 Février 1998 ne s'applique qu'aux
installations classées et remplace les dispositions précédentes de
l'arrêté de Mars 1993.
Les COV sont définis comme toute substance organique à
l'exclusion du Méthane, gazeuse dans les conditions d'émission.
Outre les flux gazeux émis par le procédé, les sources
principales d'émission de COV sont:
- les fuites
fugitives
- les opérations
de chargement (de citernes par exemple)
- le traitement
des effluents aqueux lors des opérations de flottation ou
de de biodégradation
- la respiration
des stockages lors des remplissages ou des échauffements
naturels
Evaluation des débits
La
mesure directe du débit d'émission est impossible dans un contexte
industriel. Seules des estimations sont possibles en mettant en oeuvre
un protocole reconnu.
Entre les années 70 et 90, l'agence US pour la
protection de l'environnement (EPA), coordonna plusieurs études auprès
de l'industrie de la production de gaz , de pétrole et de l'industrie
chimique organique (SOCMI) visant à définir des méthodes statistiques
d'évaluation des émissions fugitives de COV. Lors de ces études, des
mesures précises de débit de fuite on été réalisées sur un échantillon
d'équipements. Ces études ont débouché sur plusieurs méthodes
d'évaluation:
- la méthode des facteurs d'émission moyens
- la méthode fuite-non fuite
- la méthode des corrélations (dite méthode 21 de l'EPA)
Dans ces trois méthodes, une émission est évaluée en fonction
de:
- l'équipement source de l'émission
- et du fluide manipulé.
Les sources d'émission répertoriés sont:
- les vannes
- les garnitures de pompes
- les garnitures de compresseur
- les soupapes à leur échappement
- les brides
- les lignes ouvertes
Les fluides manipulés sont classés en:
- gaz ou vapeur
- liquides légers (très volatils)
- liquides lourds (peu volatils)
Les liquides sont légers s'ils contiennent >20% poids d'un
composé de tension de vapeur >2mmHg à 20°C.
Méthode des facteurs d'émission
Utilise une liste préétablie du débit de fuite moyen pour les
points d'émission potentiels.
Cette méthode purement prédictive, ne rend pas compte de la performance effective d'une installation ni de son évolution.
| Equipement | Fluide | Emission moyenne (g/h) |
|---|---|---|
| vanne | gaz | 6 |
| liquide léger | 4 | |
| liquide lourd | 0,23 | |
| pompe | liquide léger | 20 |
| liquide lourd | 8,6 | |
| compresseur | gaz | 228 |
| soupape | gaz | 104 |
| bride | tous | 1,83 |
| ligne ouverte | tous | 1,7 |
| prise d'échantillon | tous | 15 |
Méthode fuite/non fuite
Une mesure sur chaque point d'émission potentiel est faite
pour vérifier si une fuite existe ou non.
A chaque fuite détectée on affecte un débit moyen pré-établi.
|
|
Emission estimée (g/h) pour: | ||
|---|---|---|---|
| ppm volume mesurés | |||
| Equipement | Fluide | <10000 (non fuite) |
>10000 (fuite) |
| vanne | gaz | 0,13 | 78,2 |
| liquide léger | 0,165 | 89,2 | |
| liquide lourd | 0,23 | 0,23 | |
| pompe | liquide léger | 1,87 | 243 |
| liquide lourd | 2,1 | 216 | |
| compresseur | gaz | 89,4 | 1608 |
| soupape | gaz | 44,7 | 1691 |
| bride | tous | 0,08 | 113 |
| ligne ouverte | tous | 1,5 | 11,95 |
Méthode stratifiée
Cette méthode est une variante de la méthode "fuite/non fuite"
offrant plus de détail dans les faibles valeurs de concentration. Elle
est définie dans un
document émis par la CMA (Chemical Manufacturer Association) de
Washington en 1989 (Improving
air quality guidance for estimating fugitive emissions from equipment).
On mesure la concentration en COV au plus près de la fuite, et en
fonction de la valeur relevée ainsi que le type d'équipement et le type
de fluide véhiculé, on applique un facteur SOCMI (Synthetic organic
Chemical Manufactory Industry).
| Facteurs d'émission SOCMI (g/h) pour: | ||||
|---|---|---|---|---|
| ppm volume mesurés | ||||
| Equipement | Fluide | <1000 | 1000 à 10000 |
>10000 |
| vanne | gaz | 0,14 | 1,65 | 45,1 |
| liquide léger | 0,28 | 9,63 | 85,2 | |
| liquide lourd | 0,23 | 0,23 | 0,23 | |
| pompe | liquide léger | 1,98 | 33,5 | 437 |
| liquide lourd | 3,80 | 92,6 | 389 | |
| compresseur | gaz | 11,3 | 264 | 1608 |
| soupape | gaz | 11,4 | 279 | 1691 |
| bride | tous | 0,02 | 8,75 | 37,5 |
| ligne | tous | 0,13 | 8,76 | 11,95 |
Méthode des corrélations EPA
Cette méthode s'appuie sur des mesures systématiques sur tous les composants accessibles d'une installation. La description détaillée du protocole de mesure fait l'objet de la méthode EPA 21.Un détecteur de COV portable est utilisé pour rechercher une fuite et analyser l'atmosphère au plus près de la source de COV. L'analyseur doit avoir une étendue de mesure jusqu'à 10 000 ppm au moins et si possible jusqu'à 100 000 ppm.
Le débit de fuite (en kg/h) est estimé au moyen de corrélations établies par l'EPA. Si l'analyseur détecte une concentration correspondant à son maximum d'échelle (saturation), ou bien une valeur inérieure à 1 ppm, une valeur forfaitaire est attribuée.| Débit de fuite g/h | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Equipement | Industrie | Fluide | Correlation | < 1 ppm | >10 000 ppm | >100 000 ppm |
| vanne | SOCMI | gaz | 0,00187 × C0,873 | 0,00066 | 24 | 110 |
| SOCMI | liquide léger | 0,00641 × C0,797 | 0,00049 | 36 | 150 | |
| PETROLE | tous | 0,00229 × C0,746 | 0,0078 | 64 | 140 | |
| pompe | SOCMI | liquide léger | 0,019 × C0,824 | 0,0075 | 140 | 620 |
| PETROLE | tous | 0,0503 × C0,610 | 0,024 | 74 | 160 | |
| bride | SOCMI | tous | 0,00305 × C0,885 | 0,00061 | 44 | 220 |
| PETROLE | tous | 0,00461 × C0,703 | 0,00031 | 85 | 84 | |
| connecteur | PETROLE | tous | 0,00153 × C0,735 | 0,0075 | 28 | 30 |
| ligne ouverte | PETROLE | tous | 0,0022 × C0,704 | 0,002 | 30 | 79 |
| autres | PETROLE | tous | 0,0136 × C0,589 | 0,004 | 73 | 110 |
Si on ne cherche à
comptabiliser qu'une partie des composants présents, l'estimation de
l'émission de ces composés est faite au prorata de leur concentration
dans le fluide manipulé.
Les corrélations génériques peuvent être remplacées par des corrélations spécifiques à un procédé ou une installation. Pour les établir il faudra au préalable mener des campagnes de mesure de débit réel de fuite sur un échantillon d'équipements.
Sources
- EPA - Protocol for Equipment Leak Emission Estimates, EPA-453/R-95-017, Nov 1995.
- EPA - Leak Detection and Repair — A Best Practices Guide
- EPA - METHOD 21 - Determination of Volatile Organic Compound leaks
- Ministère de l'écologie et du développement durable - Circulaire du 29 mars 2004 relative aux Installations classées. Réduction des émissions fugitives de composés organiques volatils dans le secteur de la pétrochimie et de la chimie organique
- INERIS - Guide d'application de la méthode d'estimation des émissions fugitives de COV aux équipements et canalisations
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