DEVERSES DANS LE MILIEU MARIN LE COMPORTEMENT DES HYDROCARBURES DEVERSES DANS LE MILIEU MARIN Intitulé de la formation jours mois an

Les pollutions, leur origine, leur impact... Des causes diverses mais connues : Rejets terrestres 1 500 Fuites naturelles 200 Retombées atmosphériques 200 Activités off shore 100 Transports maritimes 300 Rejets 100 Accidents pétroliers 100 Accidents divers 100 TOTAL 2 300 KT/an Une atteinte systématique du littoral, avec des conséquences très variables…

COMPORTEMENT des HYDROCARBURES Conditions Environnementales Composition chimique du pétrole INTERVENTION Comportement ou Évolutions physico-chimiques du pétrole IMPACT Conditions Environnementales

COMPOSITION CHIMIQUE des HYDROCARBURES (1) Chaque pétrole a une composition chimique qui lui est propre... Pétroles bruts légers / moyens / lourds (du Gaz au Bitume) Produits du raffinage (essence, diesel, Bunker C…)

Composition d’un pétrole COMPOSITION CHIMIQUE des HYDROCARBURES (2) Chaque pétrole a une composition chimique qui lui est propre... MAIS la présence des familles chimiques suivantes est systématique ! X% Saturés Y% Aromatiques + Z% Composés Polaires Résines Asphaltènes + Composition d’un pétrole

COMPOSITION CHIMIQUE des HYDROCARBURES (3) 0% 25% 50% 75% 100% Gasoil Brut léger Fuel lourd Asphaltènes Résines Aromatiques Saturés

Composition des Hydrocarbures (4) X% SATURES : Résolus : n-alcanes, Alcanes ramifiés, Cycloalcanes exemples de Biomarqueurs H Pristane Hopanes Non résolus : UCM (Unresolved Complex Mixture) X Y% AROMATIQUES : Résolus : Monoaromatiques et Polyaromatiques (HAP) Non résolus : UCM Z% COMPOSES POLAIRES : Résines et Asphaltènes (C, H, O, N, S) Porphyrines et Métaux

RELATIONS entre COMPOSITION CHIMIQUE et PROPRIETES PHYSIQUES (1) Pour des % élevés en Saturés et Aromatiques Gasoil Point d’écoulement et Point éclair faibles Point d’écoulement - température en dessous de laquelle le produit ne s'écoule plus - ATTENTION : c’est une mesure de laboratoire ! Point éclair - température minimale à laquelle il faut porter un produit pour que les vapeurs émises s’allument en présence d’une flamme - reflète la volatilité - aspect sécurité

RELATIONS entre COMPOSITION CHIMIQUE et PROPRIETES PHYSIQUES (2) Pour des % élevés en Saturés et Aromatiques Point d’écoulement et Point éclair faibles Gasoil Pour des % élevés en Composés polaires (Asphaltènes + Résines) Fuel lourd Densité et Viscosité élevées Densité : exprime la capacité à flotter ( si eau douce) ! Viscosité : exprime la résistance à l’écoulement ou la fluidité ( moyens de pompage) !

QUELQUES EXEMPLES

COMPORTEMENT des HYDROCARBURES Conditions Environnementales Composition chimique du pétrole INTERVENTION Comportement ou Évolutions physico-chimiques du pétrole IMPACT Conditions Environnementales

Conditions Environnementales (1) Conditions Météo-Océaniques Vent et/ou Ensoleillement influencent évaporation et viscosité Houle et/ou Vagues influencent dispersion et émulsification Position géographique du déversement En pleine mer / A proximité du littoral Salinité de l’eau de mer (zone estuarienne…) Courantologie Un même pétrole a des COMPORTEMENTS DIFFERENTS Dans des CONDITIONS ENVIRONNEMENTALES DIFFERENTES

PROCESSUS DE VIEILLISSEMENT

Conditions Environnementales (2) Étalement: Dépend de la viscosité et des conditions météo-océaniques Conséquences : Fractionnement des nappes, Évaporation, dispersion et dissolution, Complique les opérations de repérage et de récupération. Sea Empress Évaporation: Dépend de la nature du produit, de l’étalement et des conditions météo-océaniques Conséquences : Réduit le volume de polluant à la surface de l’eau, Augmente les risques d’explosion / d’incendie.

Conditions Environnementales (3) Dispersion naturelle: Dépend de la nature du produit, de l’étalement et des conditions météo-océaniques Conséquences : Pétroles légers peuvent passer dans la colonne d’eau en quelques jours, Pétroles visqueux et/ou émulsionnés peuvent persister pendant des semaines.

Conditions Environnementales (4) Emulsification: Dépend de la nature du produit (asphaltènes) et des conditions météo-océaniques Conséquences : Émulsion va augmenter le volume de polluant à récupérer d’un facteur 3/4, Augmentation de la viscosité, ce qui complique les opérations de pompage, Réduit l’efficacité de la dispersion chimique.

Pétrole brut de mer du Nord (Forties) émulsionné, Sea Empress, Pays de Galles, 1996 – Source Cedre

Nappe de fuel lourd émulsionné, Erika, Loire-Atlantique, 1999 – Source Cedre

Conditions Environnementales (4) Sédimentation: Dépend de la nature du produit (d) et des conditions environnementales (S et MES) Conséquences Le polluant change de compartiment (de la surface, il passe dans la colonne d’eau), Sédimentation n’est jamais totale : le polluant finira par « réapparaître ». Photo-oxydation: Dépend des conditions environnementales © Elf - Cedre 1998

Conditions Environnementales (5) Biodégradation: Dépend de la nature du produit et des conditions environnementales (N et O2) Conséquences Le polluant est métabolisé par les micro-organismes Processus lent

CONSEQUENCES OPERATIONNELLES Paramètres influents : le type de polluant la météo le temps écoulé depuis le déversement le littoral rencontré

Raffiné léger Aux abords du déversement, nappe liquide et vapeurs Nappe de raffiné léger : étalement rapide en film fin – Source Association Intervention Aux abords du déversement, nappe liquide et vapeurs S'évapore / se disperse assez vite Polluant peut être dans la colonne d’eau Si déversé depuis longtemps, peut-être pas d’arrivage

Brut léger • Aux abords du déversement, nappes  liquides,  de vapeurs • Au cours du temps, formation d’émulsion, nappes + épaisses et + visqueuses Arrivages : au début, nappes  fluides peut éventuellement s’infiltrer dans le substrat dépôt en bandes dans les rocher si long séjour en mer, nappes + visqueuses IXTOC 1, Golfe du Mexique, 1979 – Source OMI Source Cedre Mangrove polluée, Cameroun, 2004 – Source Cedre

Produit lourd • Aux abords du déversement, nappes + visqueuses Source SMIT • Aux abords du déversement, nappes + visqueuses Au cours du temps, émulsification, nappes de plus en plus épaisses, puis se fractionnent Arrivages : D’abord nappes épaisses, Puis galettes, puis boulettes ... Moins de risques d’infiltrations, Moins de vapeurs Produit lourd Prestige, 2002 – Source AZTI Prestige, 2002, Source Cedre

Produit vieilli a terre Oxydation Durcissement du produit …jusqu’à formation d’une masse noire et dure qui ressemble à du bitume. Source Elf - Cedre 1998

Modélisation du vieillissement Prédiction du devenir d’un pétrole déversé en mer à l’aide de bases de données et de logiciels. Importance de calages réguliers avec des observations des nappes. Va permettre : d’adapter l’intervention à la pollution, d’en évaluer son impact.

Dérive des nappes Les hydrocarbures flottants se déplacent sous l’action du vent et du courant 3 % Force du courant 2 noeuds 100 % Force du vent 2 noeuds Dérive de la nappe 2,08 noeuds

Modélisation du vieillissement et dérive des nappes Modèles comprennent :  Cartes marines  Base de données : courants, hydrocarbures Entrées :  caractéristiques de l’hydrocarbure  direction et force du vent  température de l’eau et de l’air  position initiale du déversement  + agitation du plan d’eau, salinité, etc. Résultats :  dérive de la nappe  évolution (vieillissement) de l’hydrocarbure (densité, viscosité, émulsification, etc.)

Des dérives parfois longues... En fonction du vent et des courants généraux, des courants de marée et des courants dus au vent

CE QU’IL FAUT RETENIR La viscosité varie avec la température L’évaporation peut entraîner des risques pour les intervenants L’émulsification induit une augmentation de la viscosité et du volume Les produits lourds peuvent couler en eaux douces