Comment définir les risques explosifs pour protéger les bâtiments de la déflagration ?

Le tissu industriel français compte 235 000 entreprises et pèse 870 milliards d'euros, soit 10% du PIB selon la synthèse 2016 de la Direction Générale des Entreprises (DGE). Pour se conformer à la directive européenne 1999/92/CE, l’évaluation du risque industriel est obligatoire pour chaque site de production. Mais quels éléments présentent un risque explosif ? Comment agir pour anticiper les risques liés à une explosion et quelles sont les obligations ?

Lorsque l'on évoque le niveau de dangerosité d'un site industriel on pense le plus souvent à la réglementation ATEX (ATmosphères EXplosives). Elle doit son origine aux directives européennes 1999/92/CE et 2014/34/UE. Transposées dans le code du travail par les articles R. 4216-31 et R. 4227-42 à. R. 4227-54 et au code de l'environnement par le décret 2015-799 du 1er juillet 2015, ils définissent les caractéristiques d’un bâtiment à risque explosif.

D'autres structures industrielles, telles que les sites Seveso exploitent des substances ou mélanges chimiques potentiellement explosifs. En cas d'accident, il en résulte des catastrophes sanitaires et écologiques (pollution de l’air et de l’eau). En France, on dénombre 1364 sites Seveso dont 746 qualifiés de seuil haut . Les sites Seveso « seuil bas» présentent un risque d’accident majeur tandis que les sites Seveso «seuil haut» présentent un haut risque d’accident majeur. Ce palier est défini selon le niveau de dangerosité, la nature, et le tonnage des substances ou associations de substances présentes sur le site. L’annexe 1 de la directive Seveso 3 catégorise par substances le tonnage autorisé par seuil. Autrement, l'outil en ligne Seveso 3 mis en place par le Ministère de la Transition écologique et solidaire, permet de calculer de définir le statut Seveso.

La directive européenne 82/501/CEE dite Seveso a pour origine la catastrophe chimique Italienne de 1976 du même nom. Elle vise à identifier le niveau de risque associé aux activités industrielles et de sécuriser au maximum les sites concernés. Ce texte original a été renforcé par la directive Seveso 2 (96/82/CE) elle-même abrogée par la directive 2012/18/UE, dite Seveso 3. Transposée en droit français en 2015, les décrets N°2014-284 et N°2014-285.

La directive européenne 1999/92/CE établie les prescriptions minimales en matière de sécurité des environnements à risques explosifs. Elle vise principalement à protéger les travailleurs soumis à ces risques. Les employeurs doivent mener des démarches préventives et assurer que l'environnement de travail anticipe au maximum les risques d'accidents industriels.

Section 6 : «prévention des explosions» du code du travail, précise les diverses obligations des structures qui présentent un potentiel explosif. Ces démarches incluent entre autres, la signalisation et la délimitation des zones à risques, l’organisation de la prévention au moyen d’une formation spécifique des salariés en situation d’urgence, la notification auprès du SDIS et la rédaction du DRPCE (document relatif à la protection contre les explosions).

Document incontournable, sa rédaction et ses mises à jour exigent l’inventaire des substances présentes sur le site et une analyse des risques d'inflammabilité et d'explosivité liés. La base de données CarAtex est un outil précieux, il synthétise en deux bases indépendantes les caractéristiques et comportements physico-chimiques des substances selon leur nature. L’INRS et l’autorité équivalente allemande, la DGVU, établissent ses bases de données destinées, entre autres, aux structures ATEX.

La directive européenne 2014/34/UE harmonise la législation des états membres concernant les appareils et les systèmes de protection destinés à être utilisés en atmosphères explosibles. Ce texte européen a été transposé en droit français par le décret n°2015-799.

Section 7 : «conformité des appareils et systèmes de protection destinés à être utilisés en atmosphères explosibles» intégré au code de l'environnement, normalise les critères des systèmes de protection. Les matériaux de protection doivent répondre à plusieurs critères normalisés, comme les marquages CE et EX . Ils doivent toujours être accompagnés d'une déclaration UE de conformité écrite du fabriquant.

Art. R. 557-7-1 : "Au sens de la présente section, on entend par : Systèmes de protection : les dispositifs, autres que les composants des appareils, dont la fonction est d'arrêter immédiatement les explosions naissantes ou de limiter la zone affectée par une explosion et qui sont mis à disposition séparément sur le marché comme systèmes à fonction autonome"

Les six conditions simultanées qui forment une explosion sont ici schématisés sous la forme d'un hexagone. Dès lors qu'une des conditions est évincée, le risque d'explosion devient nul. La source d'inflammation est un des facteurs qui peut prendre de multiples aspects Et dont on soupçonne parfois peu l’origine. Les flammes, étincelles, décharges électrostatiques, la foudre, la surchauffe d'un appareil défaillant ou l'électricité statique peuvent déclencher le phénomène d'explosion. Si on supprime cette énergie d'activation, on observe que les 5 autres facteurs sont tous présents et au quotidien dans les environnement ATEX.

La présence des poussières ou gaz est liée à l'activité de l'exploitation (céréales, bois, sucres ou des résidus de particules fines inorganiques comme l'aluminium) ou au stockage d'une substance (azote, alcool, solvant, oxygène sous pression, gaz liquéfiés comme le propane ou le chlore). Ce facteur ainsi que la présence en suspension d’un combustible est constamment présent dans l'environnement, tout comme le comburant d’explosion qui est l'air et plus précisément le dioxygène (O2). Le confinement en un espace clos est propre au site industriel, c'est un facteur immuable et aggravant. Il crée l'effet de pression et contraint le volume de gaz augmenté à s'expanser. Le domaine d'explosivité définit les seuils de concentration en oxygène et en combustibles propices à l'explosion. Il encadre les phénomènes de LIE (Limite Inférieure d’Explosivité) trop pauvre en combustible pour exploser et la LSE (Limite Supérieure d’Explosivité) lorsque le taux de combustible est trop riche pour exploser.

Quelles soient d'origine organiques , à l'inverse inorganiques ou métalliques, les poussières accumulées présentent un très haut risque explosif lorsqu'elles entres en contact avec l'air surchauffé. Des poussières à granulométrie fines telles que la farine, les poudres d'aluminium ou le lait en poudre sont des substances très combustibles lorsque les facteurs propices à une explosion sont réunis.

Les atmosphères qui présentent des poussières augmentent aussi le risque d'explosion secondaire. Ce phénomène est fréquent, souvent plus destructeur et difficile à contrôler. Les poussières accumulées sur les surfaces horizontales sont remuées par l'explosion primaire. Ce mouvement génère un nouveau nuage de poussières en suspension prêt à s'embraser à son tour.

Pour réduire le risque d'explosion, il est préconisé d'augmenter la granulométrie des poussières. Ceci est envisageable lorsque les matériaux sont des matières premières, comme des granulés de plastiques pour des opérations de moulage par injection. Mais lorsque l'exploitation produit des déchets pulvérulents ou qu'elle nécessite que la substance exploitée soit très fine, comme la farine, il n'est pas envisageable d'en augmenter la mouture. Toutes les industries ne permettent pas d'appliquer cette solution préventive.

Les substances et mélanges inflammables à l’état liquide ou gazeux sont les combustibles à l’origine des phénomènes d'explosion de gaz. Sur le même principe que pour les explosions liées aux poussières, supprimer un des 6 facteurs de l'hexagone d'explosion élimine le risque d'explosion. Une analyse pointue des caractéristiques et seuils d'inflammabilité des gaz présents ou susceptibles d'être produit par l'activité (comme le méthane) permet de limiter le risque. Supprimer les éventuelles sources d'inflammation est aussi un moyen d'anticiper les dommages. Cependant la diversité des sources rend ce facteur difficile à maîtriser. La défaillance d'une machine qui provoque une étincelle ou la décharge électrostatique apportée par la foudre ne peuvent pas toujours s'anticiper. Il convient aussi de limiter les effets de l'exposition en cloisonnant les zones pour éviter la propagation des gaz et de l’embrasement.

L'article sur les risques d’explosion de gaz- Prévention et protection (2) relayé par le site “Techniques de l’Ingénieur”, stipule :

« […] La protection des enceintes contre les effets des explosions de gaz repose sur l’installation d’évents d’explosion permettant de réduire la surpression d’explosion à une valeur compatible avec la résistance mécanique des installations. […]»

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(1) Source : INRS, GESTIS-CARATEX Poussières - Caractéristiques d'inflammabilité et d'explosivité des poussières combustibles
(2) Source : www.techniques-ingenieur.fr, risque d’explosion de gaz- Prévention et protection, Jean Louis GUSTIN, publié le 10 aout 2016
Autres sources issues des documentations de l'INRS : Mise en oeuvre de la réglementation relative aux atmosphères explosives (ATEX) - Brochure ED 945, Les mélanges explosifs 2.poussières combustibles - Brochure ED 944 et Les mélanges explosifs - Gaz et vapeurs - Brochure ED 911.