Méthodes de mesure des émissions en COV des matériaux

Les mesures des émissions en COV provenant des matériaux nécessitent la mise en œuvre de méthodes dédiées, dont certaines sont normalisées et d’autres non. Le taux d’émission (noté T) d’un COV se caractérise par le transfert de masse du COV de la surface du matériau dans l’air environnant et est généralement exprimé en µg.m-2_.h-1 _{soit une masse}

par unité de temps et normalisée par unité de surface.

Les méthodes de mesure normalisées reposent sur l’utilisation de la chambre d’essai d’émission (NF EN ISO 16000-9, 2006) ou encore de la cellule d’essai d’émission, souvent appelée cellule FLEC (Field and Laboratory Emission Cell, NF EN ISO 16000-10, 2006). La méthode de la micro-chambre (NF EN ISO 16000-25, 2011) n’est pas discutée plus en détails dans ce manuscrit car elle concerne essentiellement l’analyse des émissions en COSV. Ces différentes méthodes suivent des procédures établies et permettent de déterminer les taux d’émission en différents COV. Quant aux méthodes non normalisées, elles sont davantage utilisées notamment lors de campagnes de mesures sur le terrain ou alors pour comparer les matériaux entre eux. C’est par exemple le cas de l’utilisation de cellules d’exposition par prélèvement passif sur cartouche.

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B.2.1. Les méthodes normalisées B.2.1.i) La chambre d’essai d’émission

La chambre d’essai d’émission est un dispositif utilisé en laboratoire qui a pour but de déterminer le débit d’émission spécifique, par unité de surface, en COV émis par des matériaux de construction, d’ameublement et de décoration. Ces dispositifs peuvent se présenter sous différentes formes (cylindrique, annulaire ou rectangulaire) avec des volumes internes de plusieurs litres (Figure 9).

Figure 9 : Chambre d’essai d’émission (V = 10L) ; IMT Lille Douai).

La chambre d’essai d’émission est utilisée dans des conditions normalisées (NF EN ISO 16000-9, 2006) correspondant aux conditions les plus souvent rencontrées dans les environnements intérieurs (Tableau 8).

Tableau 8 : Conditions normalisées d’utilisation d’une chambre d’essai d’émission.

L’échantillon à analyser est placé dans la chambre pendant une durée de conditionnement de 3 jours. Cette durée est nécessaire pour permettre d’atteindre des conditions stationnaires à la fois dans la chambre d’essai et à l’interface entre l’échantillon et l’air environnant. Il s’agit également de pouvoir s’affranchir des émissions provenant de la surface directe de l’échantillon susceptibles de « fausser » les résultats. La concentration mesurée pour un COV dans la chambre durant une période définie, notée Cchambre (en µg.m-3)

dépend alors de plusieurs paramètres et est donnée par l’Équation n°2 :

Équation n°2

Avec : T le taux d’émission du COV (µg.m-2.h-1) Sech la surface du matériau (m2)

Vch le volume de la chambre d’émission (m3)

35 Les mesures des concentrations dans la chambre doivent être réalisées à des périodes d’échantillonnage prédéfinies. Les taux d’émission en COV sont déterminés après 72 ± 2h d’échantillonnage. Ils sont comparés aux valeurs réglementaires et si les valeurs dépassent les seuils prédéfinis, les échantillons sont laissés dans la chambre d’essai jusqu’à 28 ± 2 jours après que l’essai a démarré.

B.2.1.ii) La cellule d’émission FLEC

Contrairement à la chambre d’essai d’émission, la cellule d’émission FLEC (Field and Laboratory Emission Cell) possède la particularité d’être transportable dans les environnements intérieurs, dans le cadre de campagnes de mesures. Elle est de forme circulaire avec un diamètre interne de 15 cm et un volume de 35 mL (Figure 10). La FLEC se pose directement sur le matériau à analyser si celui-ci a une surface bien lisse. Dans le cas contraire, le matériau doit être découpé et introduit dans une éprouvette sur laquelle sera posée la FLEC. Pour s’affranchir de toute influence de l’atmosphère externe à la FLEC, celle- ci doit fonctionner à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique. Si les débits d’air en entrée et en sortie diffèrent de 5% maximum, la FLEC est considérée comme suffisamment étanche à l’air extérieur.

Figure 10 : Représentation schématique (à gauche) et photo (à droite) de la cellule d’essai d’émission

FLEC.

Cette cellule est utilisée dans des conditions normalisées (NF EN ISO 16000-10, 2006), tout comme la chambre d’essai (Tableau 9). De même, les taux d’émission sont

déterminés après 72 ± 2h d’échantillonnage et sont comparés aux valeurs réglementaires.

36 Le taux d’émission T d’un COV peut être déterminé à partir de la concentration mesurée en sortie de la FLEC selon l’Équation n°3 :

Équation n°3

Avec : T le taux d’émission du COV (µg.m-2_.h-1₎

CFLEC la concentration du COV mesurée en sortie de FLEC (µg.m-3)

SFLEC la surface de la FLEC échantillonnée (0,177 m2)

D le débit d’air injecté (m3.h-1)

Dans le cadre du projet, nous avons utilisé la FLEC qui a été installée dans une enceinte régulée en température. Ainsi, les conditions d’utilisation sont celles précisées dans le Tableau 9. Le montage sera notamment détaillé dans le Chapitre II.

B.2.2. Les méthodes non-normalisées

Il existe de nombreuses méthodes dans la littérature qui ont été développées en laboratoire et sont utilisées sur le terrain pour la détermination rapide et facile des taux d’émission des matériaux. Dans cette sous-partie, nous nous sommes intéressés principalement aux cellules d’échantillonnage passif (Passive Flux Sampler, PFS) développées pour la mesure des émissions en BTX provenant des matériaux émissifs (Poulhet, 2014).Le montage est décrit ci-dessous (Figure 11).

Figure 11 : Cellule d’exposition en verre pour l’échantillonnage par prélèvement passif sur cartouche.

L’essai est réalisé sur un échantillon de tissu.

Le principe repose sur celui décrit pour l’échantillonnage passif par prélèvement sur cartouche. La cellule d’exposition contenant l’adsorbant solide est posée sur la surface du matériau à échantillonner et ce pendant une durée d’exposition. Les COV sont alors piégés dans la cartouche après diffusion des molécules de COV émises par la surface du matériau dans le volume d’air statique qui est isolé de l’air ambiant. Une fois l’exposition terminée, la cartouche est mise à analyser par CPG. Lors de la désorption, nous commençons par déterminer une aire de pic (en u.a) correspondant au pic du composé d’intérêt étudié. Un premier étalonnage, réalisé au préalable, nous permet d’obtenir la pente de la droite de régression (masse adsorbée sur le tube (en ng) / aire de pic (en u.a)) et ainsi d’en déterminer la

37 masse de toluène adsorbée sur le tube pendant la durée d’exposition. Ce rapport correspond à l’aire de pic mesurée. Nous nous servons alors des courbes d’étalonnage établies dans le cadre de la thèse de Poulhet pour convertir cette masse par unité de temps en un taux d’émission. Les taux d’émission sont déterminés en fonction de la gamme de concentrations du polluant étudié et correspondent à des taux d’émission en chambre d’essai d’émission. Cette méthode a été utilisée pour la détermination des taux d’émission en toluène sur des échantillons de textiles de nature diverse. Les résultats obtenus sont présentés dans le Chapitre III. Les valeurs seront données avec les écarts relatifs provenant de la mesure des paramètres de régression utilisés pour tel ou tel polluant étudié dans les travaux de Poulhet.