Nous entendons parler de plus en plus d’additifs pour feux de classe A… depuis quand cela date-t-il ?

Les additifs sont apparus aux Etats-Unis dans les années 80. Leur démarrage en Europe s’est fait progressivement dans les années 90, surtout pour les feux de forêts.

• Qu’entend-t-on exactement par « feux de classe A »?

Les feux de classe A sont typiquement les feux de solides. Concrètement, il s’agit des feux de forêts, broussailles, tourbe, mais aussi des feux dits urbains, tels que :papiers, cartons, plastiques, maisons, fermes, pneus, tissus, véhicules, décharges, poudres,…

• Les véhicules contiennent du carburant : alors, peut-on parler en ce cas de feu de classe A ?

C’est vrai, le risque est mitigé, car une voiture peut contenir quelques dizaines de litres de carburant. Cependant, il s’agit en cas d’inflammation d’un feu de liquide de quelques mètres carrés, et les additifs actuels les plus performants en viennent à bout sans difficulté.

• Comment utiliser ces additifs ?

les additifs sont compatibles avec les équipements conventionnels : lances, tuyaux, pompes… Cependant, ils nécessitent un proportionneur adapté, car leur concentration d’emploi varie de 0,1% à 1%

• Y-a-t-il un proportionneur recommandé ?

Non, pour autant qu’il puisse doser avec fiabilité l’additif. Par expérience, nous avons de bons retours avec les systèmes en ligne Citymousse (Groupe Leader), ou encore les systèmes intégrés Caméléon (CTD).

• Pourquoi la concentration de l’additif varie, contrairement aux émulseurs ?

La concentration varie parce que la qualité de mousse doit varier selon l’application. Cette qualité peut s’ajuster en réglant la concentration.

• Quelles sont les différentes qualités de mousse produites avec un additif ?

Nous distinguons 3 modes d’application :

1. Mousse liquide : il s’agit d’une mousse avec de petites bulles, à décantation très rapide. L’application se faite en bas Foisonnement (on pourrait parler d’eau dopée), et est privilégiée pour l’attaque. On parle d’application mouillante
2. Mousse fluide : les bulles sont un peu plus grosses, la décantation plus lente. On combine l’application mouillante avec l’effet moussant, ce qui permet de visualiser facilement les zones traitées, et de constituer des barrières d’arrêt pour les feux de forêts par exemple
3. Mousse sèche : les bulles sont de grande taille, la décantation est longue. Selon les équipements, on peut travailler en Moyen Foisonnement et même en Haut Foisonnement. Cette application moussante est recommandée pour la protection dans le temps, car elle s’accroche aux surfaces verticales. Cette qualité de mousse est aussi obtenue avec le système CAF.

• Qu’est-ce que l’effet mouillant ?

La propriété mouillante donne à la solution additivée la capacité de pénétration de l’eau dans les solides. L’extinction s’en trouve largement facilitée (les essais ont démontré un pouvoir extincteur multiplié de 5 à 10 fois) et le risque de réallumage fortement diminué. Il est admis qu’un solide n’est inflammable que s’il possède une quantité d’eau faible, or, un solide qui est traité par la solution mouillante voit son hygrométrie augmentée, au point de le rendre incombustible.

• Comment peut-on apprécier l’effet mouillant ?

il est généralement admis que le mouillage est corrélé à l’abaissement de la tension superficielle. Cependant, des études plus poussées ont mis en évidence que, si l’abaissement de la tension superficielle était une condition nécessaire, ce n’était pas une condition suffisante.

• Mais alors, sur quoi peut-on s’appuyer ?

il existe d’autres méthodes de mesure de mouillage, et notamment des tests mis au point pour mesurer le mouillage sur des supports solides ; A titre d’exemple, le test de Draves, effectué sur une fibre de coton, permet de discriminer différentes solutions tensio-actives ayant des tensions superficielles voisines.

• Que nous dit cette méthode ?

si on compare les additifs du marché, ils sont tous mouillants, mais à des concentrations variant entre 0,2% et 0,5% (pour une valeur de mouillage identique) ; Autrement dit, les meilleurs produits sont deux à trois plus efficaces que les moins bons. Il y a donc bien des variations de qualité significatives d’un additif à l’autre, et, bien que tous prétendent à une efficacité dès 0,1%, bien peu sont réellement efficaces à cette concentration.

• Que penser de l’utilisation des émulseurs pour les feux de classe A ?

Les mesures réalisées avec le test de Draves sont sans ambigüité : les émulseurs filmogènes AFFF et AFFF-AR ne sont pas mouillants à une concentration inférieure à 1% ; en fait ils ne possèdent une capacité mouillante qu’à leur concentration nominale (3% et 6%).

• Pourtant, les produits AFFF ont une tension superficielle très basse. Comment pouvez-vous expliquer cette faible performance ?

De la même façon que nous expliquons la très bonne performance des AFFF sur hydrocarbures : les dérivés fluorés forment un film à la surface des combustibles solides. N’ayant aucune affinité pour ces supports, ils ne favorisent pas la pénétration de l’eau et donc le mouillage du solide.

• Il n’y a donc pas de produit « unique »…

Oui et non ; les émulseurs pourraient être utilisés sur les feux de solides, mais à leur concentration normale, ce qui ôte tout intérêt en ce cas. De plus, ce sont des produits fortement polluants car ils contiennent des dérivés fluorés persistants qui s’accumulent dans le milieu naturel et les êtres vivants, sans connaissance véritable de leurs effets à long terme.  Notre responsabilité envers l’environnement est précisément d’éviter toute pollution volontaire, surtout quand il existe sur le marché des alternatives propres, efficaces et économiques.

• Pouvons-nous nous référer à des normes pour les additifs ?

il n’existe pas une norme, comparable à la norme EN 1568, qui permette de classer les produits, selon des critères physiques et de performance extinctrice. En France, le CEREN réalise des mesures concernant les caractéristiques physiques des produits, tout comme la NFPA aux Etats-Unis. Certains additifs peuvent se classer selon la norme EN1568 pour les feux d’hydrocarbures, mais il n’existe pas d’essais normatifs sur feux de solides. Cependant, nous pouvons nous appuyer sur des tests (foisonnement, décantation, mouillage) réalisés par des laboratoires indépendants et reconnus comme le CNPP pour justifier des performances annoncées par les fabricants.

• Quel est notre intérêt à utiliser des additifs, au lieu de l’eau ?

Nous pouvons parler de multiples avantages :

1. Efficacité extinctrice : temps d’extinction 5 à 10 fois plus court
2. Résistance au réallumage : le risque de réallumage est largement diminué, ce qui réduit la demande en personnel pour surveiller le foyer et limite les risques de reprise
3. Fatigue du personnel : l’extinction est beaucoup plus facile, il est possible de visualiser les zones traitées
4. Autonomie en eau : un FPT chargé en eau voit sa capacité extinctrice augmentée d’un facteur 5 minimum
5. Dégâts des eaux : la quantité d’eau employée est beaucoup plus faible, et le bâtiment peut être récupérable, alors que très souvent avec l’eau, l’extinction est achevée par « noyage »
6. Environnement : l’eau n’est pas gratuite… en utiliser moins est responsable ; de plus, les eaux d’extinction sont polluées et il est nécessaire d’en diminuer les volumes. Une extinction rapide signifie aussi moins de fumées, moins de marchandise détruite,…

• Les additifs sont-ils polluants ?

Non ! Comme pour tout produit chimique, leur rejet en grandes quantités et en concentré est à proscrire ; toutefois, les meilleurs produits du marché présentent un impact très faible, sont très facilement biodégradables et non toxiques.  L’appellation parfois péjorative de « détergent » pour ces produits ne fait pas la distinction entre les différents fabricants, et cela va du meilleur au pire !

• Historique

Depuis de nombreuses années, les pompiers utilisent des additifs pour lutter contre les feux de forêts. Ces produits sont de deux types :

1. Les retardants : ce sont des mélanges de phosphates et de minéraux argileux, colorés en rouge. Utilisables à des concentrations élevées -10 à 20%- ces produits sont essentiellement destinés au largage aérien.
2. Les mouillants : ce sont des combinaisons d’agents tensioactifs synthétiques. Utilisables à des concentrations très faibles -0.1 à 1%-, ils sont employés en intervention terrestre.

• Les besoins des sapeurs pompiers : une nouvelle tendance

Les sapeurs pompiers réalisent plus de 95% de leurs interventions sur des feux de classe A : forêts, landes, habitations, véhicules, décharges, entrepôts. Pour lutter contre ces incendies, certains fabricants ont fait évoluer leurs additifs pour répondre à ces types de risque.

Les additifs de dernière génération font l’objet d’un intérêt croissant car les plus performants offrent une palette d’avantages :

1. ils sont totalement liquides – non visqueux – et donc faciles à injecter
2. ils sont totalement biodégradables et ne contiennent pas de dérivés perfluorés
3. ils sont très économiques car leur concentration d’emploi est très inférieure à 1%
4. ils sont mouillants et moussants, c’est-à-dire qu’ils peuvent aussi être appliqués en Bas, Moyen et Haut Foisonnement.
5. ils peuvent éteindre des feux d’hydrocarbures de petite dimension.
6. ils sont utilisables avec tous les équipements des SDIS

• Le pouvoir mouillant

L’effet mouillant fait pénétrer l’eau dans le solide et le rend incombustible.

L’eau seule ruisselle sans pénétrer dans le solide. Son action est essentiellement refroidissante et éteint en surface. L’abaissement de sa tension superficielle de 72 mN/m à moins de 30 mN/m est une condition nécessaire pour obtenir l’effet de mouillage. Dans les études réalisées sur l’emploi des additifs de classe A, il est admis que l’efficacité extinctrice de l’eau est multipliée par cinq avec un additif.

• Emulseurs et mouillage

Certains fabricants présentent parfois l’émulseur comme une solution de substitution aux additifs pour les feux de classe A, justifiée par une tension superficielle proche des valeurs obtenues avec les additifs.

Dans le domaine des produits lessiviels, le pouvoir mouillant dépend étroitement de la structure du tensioactif, indépendamment de sa capacité d’abaissement de la tension. Il paraît opportun de vérifier l’éventuelle corrélation entre tension et efficacité sur les feux de classe A.

• Etude comparative de mouillage

Une étude approfondie a été réalisée par le laboratoire BIO-EX.

La technique consiste à mesurer la surface couverte par une goutte de solution mouillante déposée sur un support solide. Les résultats – PM : Pouvoir Mouillant – expriment le coefficient d’étalement de la goutte par rapport à l’eau pure. Ils sont résumés ci-après.

Interprétation :

1. PM < 1 : pas de pouvoir mouillant
2. 1 < PM < 2 : Pouvoir mouillant faible, efficacité limitée
3. PM > 2 : Pouvoir mouillant important, efficacité avérée

• Commentaires

Selon les additifs – A, B et C – le pouvoir mouillant se manifeste entre 0.15% et 0.3%. Il progresse au-delà de façon régulière et tend vers la saturation.

Selon les émulseurs – D et E – le pouvoir mouillant se situe entre 1.5% et 3%.

On remarque l’absence de pouvoir mouillant de l’émulseur D jusqu’à la concentration de 3%.

L’émulseur E, bien que meilleur que le D, n’atteint pas de pouvoir mouillant important avant 1.5%.

Nous pouvons remarquer qu’il faut environ 10 fois plus d’émulseur que d’additif – en concentration d’emploi – pour atteindre le même niveau de performance sur feux de classe A.

Il est facile de visualiser le phénomène de mouillage au moyen d’une feuille de papier : la goutte de solution d’additif va s’aplatir puis s’étaler à la surface, alors que la goutte de solution d’émulseur demeure parfaitement ronde…

Il n’y a aucune corrélation entre tension superficielle et pouvoir mouillant ; en effet, l’émulseur D à 1% a une tension de 22, l’additif C à 0.1% une tension de 29, et pourtant leur pouvoir mouillant (1.0) est identique !

• Explication théorique

L’effet d’abaissement de la tension superficielle des émulseurs à basse concentration – moins de 1% – est apporté par la présence de tensioactifs fluorés.

Hors, les produits fluorés n’ont par nature aucune affinité pour les composés organiques (papier, bois, plastiques, etc…). Ils ont un effet ‘’imperméabilisant’’ à la surface des solides et empêchent la pénétration de l’eau.

• Conclusion

Les additifs sont désormais reconnus pour leur qualité extinctrice, et apportent une sécurité accrue aux utilisateurs. Les plus performants d’entre eux offrent des possibilités d’emploi dans la quasi majorité des interventions des sapeurs pompiers.

Les émulseurs ne peuvent pas remplacer les additifs ; ils ne sont pas efficaces à basse concentration – inférieure à 1% – et ne présentent aucun intérêt pratique et économique sur feux de classe A. De plus, leur utilisation augmente la dispersion de résidus fluorés persistants dans l’environnement.

Un peu d’histoire :

Dans les années 70, 3M met au point des tensioactifs fluorés qui permettent d’obtenir des performances extinctrices jusque là inégalées sur feux d’hydrocarbures ; c’est le début des AFFF. Tout d’abord réservés aux mousses synthétiques, ces produits fluorés sont progressivement incorporés dans pratiquement tous les émulseurs disponibles sur le marché : fluoroprotéinique (FP), protéinique filmogène (FFFP), et émulseurs polyvalents (FFFP-AR et AFFF-AR).

• Pourquoi utiliser ces produits fluorés dans les émulseurs ?

L’emploi de ces composés fluorés permet d’améliorer la résistance à la contamination et augmente la vitesse d’extinction. Les normes qui sont apparues depuis exigent des niveaux d’efficacité correspondants aux performances attendues avec les émulseurs fluorés.

Dans la pratique, l’utilisation des émulseurs fluorés a permis d’abaisser les taux d’application nécessaires pour éteindre les feux, particulièrement les grands feux d’hydrocarbures.

• Pourquoi ce débat maintenant ?

En Mai 2000, le retrait soudain de 3M de sa chimie du fluor a fait prendre conscience que les émulseurs fluorés, jusque là considérés comme inoffensifs, n’étaient peut-être pas sans danger.

• Comment évaluer l’impact des émulseurs fluorés ?

L’impact environnemental d’un produit est toujours déterminé en évaluant sa Persistance, sa Bioaccumulation et sa Toxicité : profil PBT. Il convient d’examiner le profil PBT des produits susceptibles d’être présents dans l’environnement lors de l’emploi des émulseurs fluorés.

Après leur rejet dans l’eau et le sol, les tensioactifs fluorés sont rapidement attaqués par les microorganismes qui digèrent pratiquement tout, à l’exception des radicaux perfluorés. Ce sont ces produits de dégradation qu’il convient d’évaluer.

• Quels sont les produits fluorés employés dans les émulseurs ?

Deux procédés de fabrication sont possibles pour fabriquer les tensioactifs fluorés.

Le procédé ECF de 3M est aujourd’hui abandonné ; le tensioactif de départ est transformé après dégradation en sulfonate.

Le procédé Telomer est aujourd’hui à la source des tensioactifs fluorés utilisés dans les émulseurs. Selon la fonctionnalisation de départ, il peut être dégradé par des voies différentes.

Les produits de dégradation plus particulièrement concernés dans l’évaluation d’impact sur l’environnement sont :

1. Le PerFluoroOctanylSulfonate : PFOS
2. Le PerFluoroOctanoic Acid : PFOA
3. Le 1H, 1H’,2H,2H’-PerFluoroOctanylSulfonate : H-PFOS ou 6:2FtS

Ces 3 produits sont constitués de 8 carbones terminés par, soit un groupement sulfonate (SO₃^-), soit un groupement carboxylate (COO^-).

Outre ces trois produits à 8 carbones, leurs homologues (R_fz : z = 6 à 12) sont également présents, en quantité variable selon le fournisseur.

• Ces produits sont-ils biodégradables ?

La mesure de biodégradabilité (DBO/DCO) ne donne que des informations partielles concernant  les composants –tensioactif, protéine, glycol – ayant un impact à court terme. Cette méthode ne donne aucune information sur les radicaux perfluorés !

• Quel est leur impact ?

Les dérivés perfluorés sont des composés chimiques extrêmement stables, sans possibilité de dégradation dans l’environnement. Il est désormais certain que tous ces produits sont persistants.

Le PFOS et le PFOA ont fait l’objet d’études scientifiques approfondies. Le PFOS est persistant, bioaccumulable et toxique. Il n’est aujourd’hui plus concerné par les applications anti-incendie.

Le PFOA présente le même profil PBT que le PFOS, mais à un degré de toxicité moins important ; néanmoins, l’industrie du fluorotelomer a réagi en proposant dorénavant des tensioactifs fluorés pour les émulseurs sur coupe majoritaire de 6 carbones perfluorés ( au lieu de 8 ) , ce qui rend impossible la possibilité de former du PFOA. Le radical obtenu est le H-PFOS (6:2FtS), comme l’a confirmé un article récent publié par un porte parole de la société Dupont de Nemours.

Cette évolution récente de l’industrie montre le bien-fondé des suspicions portées sur les radicaux fluorés –PFOS, PFOA- précédemment utilisés dans les émulseurs.

• Ces « nouveaux » tensioactifs fluorés sont-ils sans risques ?

Une étude scientifique publiée en 2004 a prouvé la présence du 6:2FtS dans les eaux souterraines de sites d’entraînement à des concentrations très élevées – jusqu’à 14600 µg/l – et largement supérieures à celles enregistrées en PFOS et PFOA.

Le PFOS et le 6:2FtS ont une longueur de chaîne -8 carbones- et des structures très similaires qui laissent penser que leur comportement en terme de toxicité et d’accumulation soit très proche, sauf si une étude expérimentale prouvait le contraire. Aujourd’hui, aucune étude n’a démontré le caractère toxique ou non toxique de ce produit. Il est donc hasardeux, et sans doute prématuré, pour certains fabricants d’affirmer que leurs émulseurs fluorés ne présentent aucun risque. 

• Y-a-t-il des émulseurs qui ne contiennent pas de dérivés fluorés ?

Oui, de nouveaux produits sans « fluor », certifiés selon les normes EN, sont aujourd’hui disponibles.

• Peut-on les utiliser comme des émulseurs fluorés ?

C’est possible dans la plupart des cas ; ils répondent aux besoins des pompiers car ils ne posent pas de problèmes d’environnement, et présentent une efficacité similaire aux autres émulseurs lorsqu’ils sont appliqués aux taux d’application opérationnels pendant les interventions des pompiers. Ils sont efficaces sur les feux de solvants polaires et répondent aux exigences des industries chimiques. Leur point faible se situe sur les grands feux d’hydrocarbures, dans des conditions d’intervention à taux d’application réduit en application directe.

• Qu’en est-il des additifs pour feux de classe A ?

Les additifs ne contiennent pas de dérivés fluorés, et répondent aux exigences actuelles dans le domaine de l’environnement. Les plus performants d’entre eux sont efficaces dans plus de 95% des interventions effectuées par les sapeurs pompiers, et peuvent être employés en Bas, Moyen et Haut Foisonnement à des concentrations inférieures à 1%. Spécifiquement mis au point pour les feux de classe A, ils offrent une efficacité de 5 à 10 fois supérieure aux émulseurs fluorés sur ce type de feux. Ces produits présentent un intérêt grandissant dans la profession, et sont utilisés régulièrement par plus de la moitié des SDIS.

• Que conclure ?

Gardons nous d’affirmer que les émulseurs fluorés actuels ne présentent aucun risque alors que les études ne sont pas terminées, et tendraient plutôt à indiquer le contraire. Il conviendrait de privilégier l’emploi d’additif et/ou d’émulseur sans fluor lorsqu’ils offrent l’efficacité sur les risques à couvrir, soient plus de 95% des feux maîtrisés par les pompiers.

Thierry BLUTEAU – Ingénieur Chimiste – Directeur BIO-EX