PARTIE 3 : RESULTATS
V. 1 : Performances pour la quantification des COV
Les problèmes rencontrés avec l’analyse des tubes Tenax sur les effluents gazeux issus de l’andain de prétraitement biologique n’ont pas permis de comparer les performances de quantification des deux techniques analytiques utilisées sur ce type d’effluents. Ces problèmes, dus vraisemblablement à une saturation du piège froid du thermodésorbeur, ont été discutés dans le chapitre VI de la partie 2. Les mesures prises pour éliminer le risque de saturation, en particulier, la réduction importante du volume de prélèvement, ont donné entière satisfaction, permettant ainsi d’étudier les performances respectives des analyses avec les tubes Tenax et charbon actif sur le biogaz issu des casiers de stockage.
Les performances respectives des deux techniques ont été évaluées en comparant un à un les points de mesure réalisés sur les quatre casiers. Un indice d’écart relatif P a été calculé avec les concentrations obtenues (CCA et CTenax : respectivement obtenues avec le charbon actif et le Tenax) pour chaque composé suivant la formule :
) , ( ) ( Tenax CA Tenax CA C C Max C C P − =
Cet indice varie entre 1 et -1 suivant si le composé n’a été identifié que par le charbon actif (P=1) ou que par le Tenax (P = -1), ou bien si le charbon a sous estimé la concentration par rapport au Tenax (-1 < P < 0) ou le contraire (0 < P < 1).
Il est possible de comparer les deux techniques suivant leurs performances par famille chimique ou selon les caractéristiques physico-chimiques des composés organiques (point d’ébullition, masse molaire, polarité). La comparaison s’appuie sur un total de 69 points de mesure répartis entre les 4 casiers.
Les indices d’écart relatif pour les 4 casiers suivant les différentes familles chimiques sont donnés dans le Tableau 54.
Indice P Témoin Bioréacteur PTB1 PTB2 Moyenne
Alcanes -0,026 -0,012 -0,098 0,167 0,008 Cycloalcanes -0,463 -0,287 -0,301 -0,475 -0,381 Alcènes -0,333 -0,195 -0,422 -0,826 -0,444 Alcools 0,411 0,745 0,213 0,333 0,426 Aldéhydes -1 -0,869 -1 -1 -0,967 Cétones 0,167 -0,371 -0,144 0,216 -0,033 Aromatiques -0,161 -0,145 -0,382 -0,367 -0,264 Terpènes -0,706 -0,455 -0,654 -0,527 -0,585 Soufrés -0,998 -1 -1 -1 -1 Chlorés 0,285 0,325 0,384 0,893 0,472 Furanes -1 -1 -1 -1 -1 Acide -1 NI -1 -1 -1 Esters 0,000 0,600 0,143 -0,600 0,036
NI : Non identifié par aucune des deux méthodes
Tableau 54 : Comparaison des performances des tubes Tenax et charbon actif par famille chimique
Pour que ceux-ci soient exploitables, les indices présentés dans le Tableau 54 ont été calculés sans prendre en compte les indices P égaux à 1 ou -1 attribuables soit à la meilleure sensibilité des Tenax soit aux meilleures performances des charbons actifs pour les composés très volatils. Les indices égaux à -1 dans le Tableau 54 indiquent que seuls les Tenax ont permis de détecter ces familles, il s’agit des aldéhydes, furanes, acides et soufrés. Pour celles-ci, étant données les faibles concentrations auxquelles elles ont été rencontrées, il est difficile de distinguer si la moindre performance des charbons actifs est inhérente à l’adsorbant lui-même ou si cela tient seulement au manque de sensibilité de cette méthode. Il est possible que, pour ces composés plutôt polaires, une affinité accrue à l’adsorbant, diminuant le rendement de désorption, s’ajoute à la perte de sensibilité due à la désorption liquide.
Analyse des alcanes
Les deux techniques présentent un bon indice de performance pour les alcanes (P = 0,008). Ceci montre que globalement, les deux méthodes présentent une réponse comparable pour les alcanes. Le charbon actif permet tout de même l’identification de composés légers tels que l’isobutane ou le butane, non détectés par le Tenax. En règle générale pour les alcanes, le charbon actif répond mieux que le Tenax pour les composés non ramifiés de 4 à 9 carbones, l’inverse est observé pour les composés plus lourds ou ramifiés.
Analyse des esters
Les performances des deux techniques vis-à-vis des esters ne sont pas caractéristiques. Les analyses du casier Témoin apparaissent comme les plus représentatives puisque c’est la source pour laquelle le plus d’espèces ont été identifiées. L’indice de performance (P=0,000) qui indique une très bonne corrélation entre les analyses Tenax et charbon actif, cache néanmoins une grande disparité suivant les composés (P compris entre 0,818 pour le butanoate de méthyl et -0,933 pour le butanoate de butyl). Les indices pour les autres casiers confirment l’hétérogénéité des analyses des esters. La littérature fait état de problèmes analytiques liés aux esters pour les charbons actifs (Harper, 2000) qui pourraient expliquer ces disparités (hydrolyse d’ester et trans-estérification).
Analyse des alcools
Les meilleures performances du charbon actif pour les alcools sont clairement mises en évidence (P > 0,213 quels que soient les casiers). Les alcools identifiés, en plus d’être polaires, sont relativement légers (2 à 5 carbones) et sont donc peu adaptés à l’analyse sur tube Tenax.
Analyse des chlorés
Les composés chlorés sont mieux dosés par le charbon actif que par le Tenax (P > 0,285). La différence se fait principalement par rapport à la volatilité des composés identifiés et à la meilleure réponse du charbon actif pour le dichlorométhane qui est le composé majoritaire identifié dans les 4 casiers. Selon, Harper (2000), les composés chlorés présentent, pour le charbon actif désorbé dans le CS2, un rendement proche de 100 % et sont peu influencés par la présence d’autres composés.
Analyse des cétones
Il est difficile de se prononcer sur les performances des deux techniques pour l’analyse des cétones tant elles varient d’un composé à un autre et d’un casier à un autre (-0,936 < P < 0,557). L’acétone par exemple est mieux dosé par le charbon actif pour les casiers Témoin, PTB1 et 2 mais pas pour le Bioréacteur. Pour les casiers Bioréacteur, Témoin et PTB2, ce sont les charbons actifs qui montrent les meilleures performances pour le dosage de la 2-butanone alors que le Tenax donne des meilleurs résultats pour le PTB1. Pour le MIBK, le Tenax surpasse le charbon actif pour tous les casiers sauf le casier Témoin. Les performances pour les cétones sont donc peu prévisibles même si, statistiquement, le Tenax aboutit à des concentrations plus élevées malgré la polarité et la relative volatilité de ces composés.
Analyse des cycloalcanes, aromatiques, terpènes et alcènes
Pour ce qui concerne les cycloalcanes, aromatiques, terpènes et alcènes, les tendances sont beaucoup plus marquées puisque, pour les quatre casiers, le Tenax présente des concentrations supérieures à celles obtenues avec les charbons actifs (P < 0 quels que soient les casiers). Les trois premières familles présentent toutes la particularité de comporter un cycle de carbone (aromatique ou non) qui peut être une explication des meilleures performances des tubes Tenax. Les moindres performances du charbon actif pour l’analyse des alcènes peuvent être expliquées par une faible stabilité de ces composés dans le CS2 qui présentent un rendement qui décroît d’autant plus que les concentrations rencontrées sont faibles (Harper, 2000).
Pour conclure, il apparaît que, même si certaines tendances peuvent être dégagées de l’étude des performances des deux techniques étudiées, celles-ci varient beaucoup d’un composé et d’un point de mesure à l’autre. La spécificité des adsorbants largement décrite dans la littérature s’est trouvée, à de nombreuses reprises, contredite par les données expérimentales. C’est, par ailleurs, une raison supplémentaire qui justifie le fait d’employer deux techniques, qui peuvent sembler redondantes, et de se servir des performances de chacune pour mieux caractériser les effluents gazeux.