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Méthodes et moyens de mesure en temps réel de dioxines/furannes à l'émission de sources fixes – METERDIOX

Moyens et méthodes de mesure temps réel de dioxines à l’émission de sources fixes

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Mesure de polluants organiques persistants (type dioxines) à l’émission de sources fixes (incinérateurs, …)

Les dioxines sont des polluants organiques persistants qui ne sont pas synthétisés intentionnellement. Ces composés résultent de processus chimiques et thermiques mettant en jeu des produits chlorés. Ils se retrouvent dans l’atmosphère, l’eau et les sols et s’accumulent dans la faune, la flore et les tissus humains. <br />L’incinération de déchets ménagers est la principale source de dioxines (42%). Pour ces dernières, la norme en vigueur fixe un seuil limite à l'émission de 0,1 ng TEQ/m³ (TEQ = facteur d'équivalent toxique) avec un minimum de deux mesures par an. <br />Actuellement, cette mesure normalisée (EN 1948) comprend un prélèvement sur site de 6-8 heures, une extraction/purification et une analyse en laboratoire. Le résultat n’est disponible qu’après plusieurs semaines. <br />L’enjeu du projet est la détection temps réel à l’émission de sources fixes. Ceci permettra une connaissance accrue des émissions par une mesure plus fréquente (quotidienne) afin d’améliorer le contrôle du procédé et de répondre à l’attente sociétale. <br />

L’objectif in fine est le développement d’un dispositif de terrain en ligne couplant adsorption sélective de dioxines, thermo-désorption et spectrométrie de masse. Les zéolithes peuvent accumuler, par adsorption sélective, différentes dioxines toxiques, vis à vis des autres composés des effluents.
Les travaux sont menés à la fois en laboratoire et sur le terrain.
Les études en laboratoire concernent : la synthèse, la mise en forme et la caractérisation des matériaux ; les caractéristiques d’adsorption du couple adsorbant/adsorbat ; l’adsorption en flux de gaz pollué généré en laboratoire ; et la conception et la validation du dispositif prototype de laboratoire préfigurant l’analyseur de terrain. Une difficulté majeure est de pouvoir transporter à l’état gazeux la dioxine en minimisant sa condensation vu sa faible pression de vapeur saturante qui a été surmontée par un dispositif innovant couplé à un analyseur du commerce.
Les études de terrain permettent de tester et comparer les adsorbants zéolitiques (validés en laboratoire) aux adsorbants standard par des prélèvements et analyses selon la norme EN 1948, moyennant des adaptations du matériel et des protocoles.

- Synthèse, échange de cations et mise en forme de billes de zéolites pure
- Fortes capacité et affinité d’adsorption de la dioxine 2,3-DCDD par la zéolithe NaX
- Capacités et affinités d’adsorption de zéolithes selon caractéristiques. Comparaison avec des matériaux adsorbants standards
- Adsorption sélective de la 2,3-DCDD par la NaX, exclusion de la 1,2,3,4-TCDD
- Caractérisation des pertes de charge et des régimes d’écoulement dans un lit d’adsorbant
- Génération de flux de gaz pollué maitrisé (débit/concentration)
- Cinétique d’adsorption à partir d’un flux de gaz pollué
- Deux campagnes de terrain montrant un comportement similaire de la NaX et la XAD2

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Ces travaux ont donné lieu à 2 articles publiés et 1 soumis dans des journaux à comité de lecture et un chapitre d’ouvrage.

Les travaux proposés s'intègrent dans une étude globale d'un dispositif de mesure en ligne, "temps réel" et directe de dioxines/furannes (PCDD/F) à l'émission de sources industrielles fixes. Ils concernent plus spécifiquement l’étude de nouveaux moyens d’adsorption sélectifs (par rapport la matrice gazeuse des rejets et par rapport aux congénères PCDD/F) qui seront implantés dans ce dispositif en ligne. Ils s’articulent selon deux parties principales : (1) l'étude, la synthèse et la caractérisation de nouveaux matériaux adsorbants sélectifs de type zéolithique, et (2) les caractérisations physique, physico-chimique et analytique en dynamique des nouveaux matériaux conditionnés dans des tubes après mise en forme.

Coordinateur du projet

Yves ZEREGA (& CARETTE M.) (AIX-MARSEILLE UNIVERSITE)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

UNIVERSITE DE HAUTE ALSACE
AIX-MARSEILLE UNIVERSITE

Aide de l'ANR 549 859 euros
Début et durée du projet scientifique : - 48 Mois

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