Les polluants atmosphériques : Que sont-ils, pourquoi les réduire, où les trouver et comment les traiter ?

Les polluants atmosphériques qui sont aussi communément appelés polluants atmosphériques dangereux, PAD et toxiques atmosphériques sont les polluants connus pour avoir de graves répercussions sur la santé ou des effets néfastes sur l’environnement. Le Clean Air Act exige de l’EPA qu’elle réglemente les polluants atmosphériques toxiques provenant de catégories d’installations industrielles. Cette réglementation se fait en deux phases, la première étant basée sur la technologie et consistant à créer des normes de contrôle des émissions de substances toxiques dans l’air provenant de l’industrie. Le sommet de ces normes est appelé BACT, les meilleures technologies de contrôle disponibles, et c’est là que GCES excelle en tant que fournisseur de solutions de contrôle de la pollution.

L’EPA se concentrant sur la réduction des émissions de 187 polluants atmosphériques toxiques, il existe une liste interminable de polluants atmosphériques dangereux que nous sommes chargés d’éliminer pour nos clients, l’environnement et l’avenir. Dans notre série sur les polluants atmosphériques, nous allons passer en revue ce que sont les polluants atmosphériques, pourquoi nous les éliminons, où ils se trouvent et comment ils sont détruits.

Partie 1 de l’élimination des polluants atmosphériques dangereux : BTEX

BTEX : BTEX est un acronyme qui signifie Benzène, Toluène, Ethylbenzène et Xylènes. Ces composés sont des composés organiques volatils (COV) que l’on trouve dans le pétrole et les produits pétroliers tels que l’essence. Décomposons chacun de ces COV et explorons pourquoi nous les réduisons.

Qu’est-ce que le benzène ? Le benzène, C6H6, est considéré comme l’un des produits pétrochimiques élémentaires avec une combinaison moléculaire de six atomes de carbone et d’un atome d’hydrogène. Comme il ne contient que des atomes de carbone et d’hydrogène, il est classé comme un hydrocarbure. Le benzène est incolore et hautement inflammable avec une odeur douce.

Où trouve-t-on le benzène ? Les principales utilisations du benzène sont dans la fabrication d’autres produits chimiques, notamment l’éthylbenzène, le cumène, le cyclohexane, le nitrobenzène et l’alkylbenzène, l’éthylbenzène étant le plus courant. L’éthylbenzène est utilisé pour fabriquer des polymères et des plastiques tels que le polystyrène et le PSE. On trouve également du benzène dans le phénol, les acétones pour les résines et les adhésifs, le nylon, les caoutchoucs, les lubrifiants, les colorants, les détergents, les médicaments, les explosifs et les pesticides. Avec toutes ces utilisations, nous devons explorer davantage la nécessité de la réduction.

Pourquoi réduisons-nous le benzène ? Nous détruisons le benzène avant de le rejeter dans l’air car, malgré ses nombreuses utilisations, il est cancérigène pour l’homme. Les substances cancérigènes sont définies comme toute substance qui est un agent directement impliqué dans la cause du cancer. Le benzène a également été lié à l’insuffisance de la moelle osseuse, à l’anémie aplastique, à la leucémie aiguë, au syndrome myélodysplasique, à la leucémie lymphoblastique aiguë et à la leucémie myéloïde chronique. En 1948, l’American Petroleum Institute a déclaré que « l’on considère généralement que la seule concentration absolument sûre pour le benzène est zéro ». Comme le benzène se trouve dans l’essence et les carburants hydrocarbonés utilisés pratiquement partout, l’exposition à ce produit est devenue un problème de santé mondial et, chez GCES, nous nous engageons à faire partie de la solution.

Le toluène fait également partie des BTEX. Le toluène, également connu sous le nom de Toluol, est un COV qui fait partie de la catégorie des hydrocarbures aromatiques.

Qu’est-ce que le toluène ? Le toluène, CH3, est un liquide insoluble dans l’eau, incolore et dont l’odeur est associée à celle du diluant à peinture. Un dérivé mono-substitué du benzène qui a des ventes mondiales de plus de 25 milliards de dollars US.

Où trouve-t-on le toluène ? Largement utilisé comme matière première industrielle ainsi que comme solvant Le toluène est un produit chimique hautement inflammable. Le toluène se trouve naturellement à de faibles niveaux dans le pétrole brut et est un sous-produit de la production d’essence ainsi que de la production de coke à partir du charbon. La purification se fait lors d’une séparation finale par tout procédé de distillation ou d’extraction par solvant utilisé pour les aromatiques BTEX. Le toluène, qui est utilisé dans la fabrication de la mousse de polyuréthane, du trinitrontoluène (TNT) et d’un certain nombre de médicaments synthétiques, est la matière première du diisocyanate de toluène et un précurseur d’autres produits chimiques. Le toluène est également utilisé comme solvant pour les peintures, les diluants pour peinture, les produits d’étanchéité en silicone, le caoutchouc, l’encre d’imprimerie, les adhésifs, les colles, les laques, les tanneurs de cuir et les désinfectants. En tant que carburant Le toluène est utilisé pour augmenter l’indice d’octane de l’essence destinée aux moteurs à combustion interne, comme carburant pour les moteurs à deux et à quatre temps, comme substitut de carburant pour avion et, peut-être plus célèbre encore, dans les voitures de Formule 1 de Honda. Les applications alternatives vont de l’ouverture des globules rouges afin d’extraire l’hémoglobine dans les expériences de biochimie et comme ciment dans les kits de polystyrène car il peut être appliqué avec précision au pinceau sans l’encombrement des adhésifs, pour n’en citer que quelques-unes.

Pourquoi abaisser le Toluène ? Lorsqu’il est inhalé, le Toluène provoque une fatigue, une faiblesse, une confusion, une perte de mémoire, une perte d’appétit, des nausées, une perte d’audition, une perte de vision y compris celle de la couleur et un comportement et des actions semblables à ceux de l’ivresse. Lorsque l’exposition est arrêtée, ces symptômes disparaissent souvent, bien que des niveaux élevés d’inhalation provoquent des étourdissements, des nausées, une somnolence, une perte de conscience et même la mort. L’exposition peut être récréative en tant qu’inhalant et est connue pour causer de graves dommages neurologiques. En 2007, l’utilisation, la possession et la distribution de cette substance étaient illégales dans 24 États. Contrairement à des COV similaires tels que le benzène, l’EPA déclare que le potentiel cancérigène du toluène ne peut être évalué en raison d’informations insuffisantes.

L’éthylbenzène, troisième partie des BTEX, est également connu sous le nom de phényléthane et de méthyltoluène. C’est un liquide hautement inflammable qui est incolore et a une odeur d’essence qui est souvent décrite comme légèrement sucrée.

Où trouve-t-on l’éthylbenzène ? Composant important de l’industrie pétrochimique, l’Ethylbenzène est un intermédiaire dans la production du styrène, l’une des matières plastiques les plus courantes. Bien que 99% de l’éthylbenzène soit utilisé dans la production de plastiques, il existe d’autres utilisations de cet hydrocarbure aromatique monocyclique, C6H5CH2CH3, notamment comme carburant, solvant dans les encres, les adhésifs pour caoutchouc, les vernis et les peintures. D’autres utilisations incluent comme agent anti-cognement dans l’essence pour réduire le cognement du moteur et augmenter l’indice d’octane.

Pourquoi abaisser l’éthylbenzène ? Pour répondre à cette question, nous devons examiner à la fois les effets sur la santé humaine et sur l’environnement. Commençons par la santé humaine et terminons par la protection de l’environnement, domaine dans lequel les experts de la GCES ont conçu des solutions. Bien que l’on ne s’attende pas à ce que l’exposition à long terme ait un effet néfaste, l’Occupation Safety and Health Administration (OSHA) des États-Unis limite l’exposition des travailleurs à une moyenne de 100 ppm pour une journée de travail de 8 heures et une semaine de travail de 40 heures. Le Centre international de recherche sur le cancer a classé l’éthylbenzène comme un agent cancérigène possible. Certaines études ont montré que l’exposition à l’éthylbenzène chez les rats et les souris entraînait une augmentation de l’incidence des tumeurs. Les effets à court terme chez l’homme comprennent une sensibilité de la gorge et des yeux ainsi que des vertiges.

Dans l’environnement L’éthylbenzène peut facilement passer de l’eau au sol et se retrouve surtout sous forme de vapeur dans l’air. Souvent libéré dans l’air par la combustion du charbon, du gaz et du pétrole, l’éthylbenzène réagit à la lumière du soleil et contribue à la production de smog. Comme il ne se lie pas avidement au sol, il se déplace rapidement dans les eaux souterraines et peut souvent être trouvé dans les puits d’eau qui sont près des sites de déchets ou des réservoirs de stockage de carburant souterrains qui ont été trouvés pour avoir des fuites et des décharges.

Qu’est-ce que le xylène ? Peut-être la plus sûre des quatre parties de BTEX, le Xylène est un produit pétrochimique produit par le reformage catalytique ainsi que la carbonisation du charbon lors de la fabrication de carburant, spécifiquement le carburant de coke. Présent en petites quantités dans l’essence et les carburants pour avions, le Xylène est produit à un rythme de plusieurs millions de tonnes par an, les plus grandes installations de fabrication se trouvant à Singapour.

Où trouve-t-on le Xylène ? Le xylène est le principal fournisseur d’acide téréphtalique et de téréphtalate de diméthyle, qui sont tous deux des monomères utilisés dans la production de bouteilles en plastique de polyéthylène téréphtalate et de vêtements en polyester. 98 % de la production de xylène est destinée aux produits susmentionnés, mais d’autres applications existent, notamment comme solvant dans les industries de l’impression, du caoutchouc et du cuir. Le xylène est souvent utilisé comme composant de l’encre, du caoutchouc, des adhésifs, des diluants pour peinture, des vernis, comme agent de nettoyage et même comme traitement de canal en dentisterie ou comme ingrédient actif dans les produits utilisés pour nettoyer le cérumen. Historiquement, le xylène a été utilisé comme composé chimique précurseur pour le gaz lacrymogène utilisé pendant la Première Guerre mondiale.

Pourquoi le xylène est-il abaissé ? Bien que le Xylène ait une toxicité aiguë, l’un de ses facteurs les plus troublants est qu’il est hautement inflammable. Les principaux effets physiques de l’exposition aux vapeurs de Xylène sont ses effets sur le système nerveux central. Les symptômes à court terme comprennent des maux de tête, des vertiges, des nausées, des vomissements, une faiblesse, une irritabilité et une réduction des temps de réaction. L’exposition à de faibles concentrations est réversible et n’est pas connue pour causer des dommages permanents. Cependant, une exposition à long terme à de faibles concentrations de xylène a entraîné une diminution de l’équilibre, de la coordination et des temps de réaction. Une exposition à long terme peut également entraîner des maux de tête, de l’irritabilité, de l’insomnie, de l’agitation, de la dépression, de la fatigue, des troubles de la concentration, des tremblements et même des pertes de mémoire à court terme. Il est également connu pour ses effets sur la peau en tant qu’irritant qui prive la peau de ses huiles. Pour cette raison, il est recommandé aux personnes exposées au xylène dans le cadre de leur travail de porter des gants en plus des masques. Lorsque le xylène pénètre dans l’environnement, c’est généralement par évaporation, ce qui entraîne souvent des fuites dans le sol, les eaux de surface et les eaux souterraines.

Comment Gulf Coast Environmental Systems élimine-t-il les BTEX ? Puisque la structure des composés BTEX est constituée uniquement d’atomes de carbone et d’hydrogène, une simple réaction de combustion permet d’éliminer les composés BTEX. L’oxydation thermique est la principale méthode que GCES recommandera pour éliminer les BTEX. Si l’efficacité de la destruction doit être plus élevée et le coût de propriété plus faible, l’oxydation thermique régénérative peut également être un choix de réduction. D’autres options peuvent inclure un système d’épuration.

Théorie du fonctionnement

Oxydation thermique

La méthode de réduction des composés organiques volatils (COV) dans un oxydateur thermique tourne autour de la destruction thermique. Le processus chimique de l’oxydation thermique est assez simple ; la température du flux d’échappement est élevée à un point tel que les liaisons chimiques qui maintiennent les molécules ensemble sont brisées. Les COV présents dans le flux d’échappement du procédé sont convertis en diverses combinaisons de dioxyde de carbone (CO2), d’eau (H2O) et d’énergie thermique par la température élevée de la chambre de combustion. Un oxydateur thermique à feu direct standard est efficace dans les scénarios de destruction élevée.

Pour les situations nécessitant une efficacité de destruction et un coût de propriété plus faibles, l’oxydation thermique régénérative peut également être un choix de réduction. Dans cette situation, la méthode de destruction est toujours l’oxydation thermique, mais avec un oxydateur thermique régénératif (RTO), deux bidons de récupération d’énergie sont inclus dans le système et servent de logements pour les médias de récupération de chaleur en céramique. Le support de récupération de chaleur en céramique agit comme un échangeur de chaleur pour le système. Les deux canisters fonctionnent selon le principe de l’absorption à  » lit oscillant  » : c’est le principe du transfert à travers deux lits par l’utilisation de l’inversion du flux. Dans l’utilisation de ce principe avec le grès céramique, le processus est appelé régénération.

Les articles supplémentaires de la série GCES « Abattre les polluants atmosphériques dangereux » comprennent :

Partie 1 : BTEX est un acronyme qui signifie Benzène, Toluène, Ethylbenzène et Xylènes.

Partie 2 : Réduction du chlore

Partie 3 : NOx est la famille de composés chimiques polluant l’air, les oxydes d’azote.

Partie 4 : Le plomb est aussi connu (à tort) sous le nom de mercure car on les trouve souvent ensemble

Partie 5 : Les laveurs d’air industriels pour le traitement de l’ammoniac

Partie 6 : SOx, les composés de molécules de soufre et d’oxygène, notamment le monoxyde de soufre, le dioxyde de soufre et le trioxyde de soufre

Partie 7 : Hydrocarbures – Méthane, éthane, propane, butane, pentane, hexane

Partie 8 : Mercaptan méthylique – Mercaptan méthylique, également connu sous le nom de Méthanethiol

Partie 9 : H2S – Sulfure d’hydrogène hautement corrosif

Partie 10 : Sulfure de diméthyle – Méthylthiométhane

Partie 11 : Acide sulfurique – H2SO4

Partie 12 : Oxyde d’éthylène – EtO

Partie 13 : PFAS en tant que contaminants émergents

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