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Le Pétrole
I Le carbone
II Traitement du pétrole brut
III Les pollutions dues au pétrole
IV Les traitements des pollutions
V La prévention
I Le carbone
Le pétrole ainsi que le charbon et le gaz naturel sont des matières carbonées fossiles : charbon = carbone, pétrole et gaz = hydrocarbures (molécules qui contiennent de l'hydrogène et du carbone)
1) L'élément de carbone est présent dans :
Ø Les molécules du vivant ( sucre, huile, laine, hémoglobine, blanc d’œuf, etc. )
Ø Les molécules qui contiennent du carbone (alcool, plastiques, médicaments, etc.)
Ø Dioxyde de carbone (gaz carbonique), carbonates (calcaire)
Ø Le charbon (coke, gaz de houille, goudron de houille)
Ø Le pétrole et le gaz naturel
2) Le carbone est source d’énergie
Lors de réactions chimiques (respiration, fermentation, combustion) les matières carbonées sont sources d'énergie.
Exemple : la combustion :
composés organiques + dioxygène = dioxyde de carbone + eau + énergie
180 g de glucose libèrent 2870 kJ
3) La production d’électricité (énergie) en France et l’utilisation de matières carbonées.
Ø en 2000
Ø 80 % de l’électricité provient des centrales nucléaires
Ø 20 % des centrales hydrauliques et des centrales à fuel
Ø En 1990,
Ø 9 % du charbon abondant mais polluant (risques (santé, explosions) pour le mineur)
Ø 43 % du pétrole (limité, mieux vaut en faire des plastiques et des médicaments que le brûler)
Ø 12 % du gaz
Ø 29 % du nucléaire (bon marché, problèmes des déchets radioactifs, surveillance des centrales)
Ø 8 % des barrages hydroélectriques (la meilleure voie de production, quelques catastrophes majeures)
Ø énergie solaire (discontinue, problème du stockage, usages à petite échelle)
Le cycle du carbone
II Traitement du pétrole brut
Composition des pétroles
Ø Hydrocarbures saturés linéaires (paraffines)
Moyen-Orient, Pennsylvanie USA, Algérie
Ø Cycloalcanes et cycloalcènes
Caucase, Texas, Bornéo
Ø Pétroles mixtes + composés aromatiques (anthracène... les plus toxiques)
Caucase, Bornéo
+ produits soufrés, oxygénés, azotés (0,5 à 2 %)
Éliminer les produits indésirables (eau, composés soufrés...)
Séparer par distillation des « coupes »
Ø gaz
Ø essence auto
Ø white spirit (solvant)
Ø kérosène (essence avion)
Ø gas-oil
Ø huiles de graissage, paraffine, fiouls, bitume
Pour éliminer les hydrocarbures linéaires de l'essence (cognement) et améliorer l'indice d'octane
[heptane = 0 ; 2,2,4-triméthylpentane (ou isooctane) = 1001
Ø Filtration sur zéolites
Ø Craquage des gazoles lourds sur zéolites (catalyseurs)
Ø Hydrogénolyse éthane + hydrogène 2 méthane (catalyseur bimétallique)
Ø Reformage : cyclohexane – hydrogène = benzène (platine/iridium sur granules d'alumine)
Quelques données :
Ø 10 millions de milliards de tonnes de carbone dans les sédiments (10 000 fois la quantité de carbone présente dans la totalité des organismes vivants)
Ø une origine bactérienne (1970-1980) (géohopanoïdes)
Ø 1859 premier puits américain à Titusville (Pennsylvanie) 1920 la ruée vers l'or noir
Ø 1973 première pénurie
Ø 1979 seconde pénurie
Ø 1991 guerre du Golfe
Ø A découvrir 20 milliards de tonnes
Ø En réserve 120 milliards de tonnes
Ø Utilisés 110 milliards de tonnes
Ø Exploitation de sables asphaltiques et schistes bitumineux au Canada -. 41 milliards de tonnes en 1998 (plus que les réserves d'Arabie Saoudite) [Canada, Australie, Estonie, Brésil, Suède, USA, Chine)
Ø Forages téléguidés
Ø Exploitations sous-marines
Ø Production de carburants liquides à partir du gaz naturel
III Les pollutions dues au pétrole
Ø La combustion du pétrole : rejet de dioxyde de carbone « augmentation de l’effet de serre »
Ø Le transport du pétrole : Marées noires « des catastrophes médiatiques »
Torrey Canyon (libérien) 18/3/1967, Bretagne, 119 000 tonnes
Amoco Cadiz (libérien) 16/3/1978, Bretagne, 227 000 tonnes, 6000 oiseaux
Tanio 7/3/1980, Bretagne, 7 000 tonnes
Exxon Valdez 24/3/1989, Alaska, 40 000 tonnes de pétrole brut Irak 19/111991, Golfe persique, 500 000 à 1000 000 tonnes décembre 1992, lies Shetland, 84 000 tonnes
Erika 12/12/1999, Bretagne-Pays de Loire, fioul lourd, 10 000 t 20 000 t (soutes)
Dégazages illégaux, quantités très supérieures aux marées noires accidentelles, dispersées, jamais traitées (2,3 millions de tonnes par an, 95%)
Les dégazages illégaux d’une année
= la pollution de l’Erika
Trois phases de la pollution :
Ø Ecoulement du pétrole, extension de la nappe, forte mortalité de la faune aquatique (15 jours)
Ø Stabilisation de la nappe, évaporation, oxydation, dilution, biodégradation (quelques mois à un an)
Ø Retour à l'équilibre (peut durer une dizaine d'années)
Les facteurs influents dus au pétrole et au lieu de l'accident
Ø Quantité déversée
Ø durée de l'écoulement
Ø nature du pétrole (toxicité, volatilité) la distance à la côte (résidence des êtres vivants)
Ø le régime des vents
Ø la température de l'eau (cinétique d'évaporation et de dégradation)
La nappe doit vieillir le plus longtemps possible en mer, brassage par les vagues, réactions d'oxydation et photo-oxydation plus rapides, risques d'émulsions (mousses au chocolat).
IV Les traitements des pollutions
Traitements physiques
Ø empêcher la dérive vers le littoral, diriger la nappe par des barrages flottants gonflables ou en tissus épais caoutchouté pomper le pétrole en surface
o Avantages : récupérer le pétrole, ne déverser aucun produit à risque
o Inconvénient : demande des mers calmes
Absorption des hydrocarbures
Ø sur un ammonium à longue chaîne fixé sur sable. Coulage
o Avantage : la nappe disparaît de la surface
o Inconvénients : dégâts sur les fonds, absence de photo-oxydation et d'évaporation, longue durée, adsorbants toxiques
Ø fixer l'adsorbant sur une lame ou un tapis roulant qu'on fait passer entre l'eau et la nappe, pour qu'il écrème " le pétrole
o Inconvénient : nécessite une mer d'huile
Dispersion
Ø Augmenter les surfaces de contact eau/pétrole et air/pétrole où ont lieu les réactions naturelles de biodégradation, évaporation, photo-oxydation, dissolution par pulvérisation de dispersants tensioactifs en solution dans des solvants. La nappe éclate en fines gouttelettes.
o Inconvénients : toxicité des dispersants et des solvants (Torrey Canyon), crainte d'effets imprévus (Amoco Cadiz)
Biodégradation
Ø L'accélérer par apport de souches bactériennes. 200 espèces sont capables de se nourrir de pétrole.
o Inconvénients : adaptation à la température et la salinité difficile, concurrence des autres espèces
Ø Favoriser le développement et l'activité de souches présentes en leur fournissant des éléments limitant sous forme d'engrais azotés et phosphatés
o Inconvénient : ces engrais sont solubles dans l'eau et ne restent pas à l'interface eau/pétrole où se trouvent les bactéries
Ø On a mis au point des aliments oléophiles en faisant des micro émulsions d'engrais, d'urée et d'acide oléique.
o Inconvénient : les bactéries mangent l'acide oléique de préférence au pétrole
Photo-oxydation
Ø Accélérer le phénomène naturel d'oxydation des hydrocarbures par l'oxygène de l'air à la lumière solaire. Les longues chaînes sont rompues avec création de fonctions polaires aux extrémités, les produits obtenus sont solubles dans l'eau et se dispersent.
Catalyseur -. dioxyde de titane TiO2.
Les espèces notées R, HO, H et HOO sont réactives et dégradent les hydrocarbures.
o Inconvénient : le dioxyde de titane est plus dense que l'eau, il Coule.
Ø On le fixe sur de petites billes creuses de verre pour qu'il flotte et cela assure une grande surface de contact avec la nappe.
Ø Lavages à l'eau chaude (Exxon Valdez) ou froide, nettoyage manuel
o inconvénients déstructuration des plages, stérilisations, perturbation d'espèces résistantes au pétrole (anatifes, algues, moules), déplacement du pétrole
V La prévention
Ø Contrôle de l'état des pétroliers
Ø Contrôle des dégazages illégaux en mer
Ø Conception de la coque des pétroliers
Ø Organisation maritime internationale (OMI) : règles de circulation, méthodes de lutte, équipements 1969-1983 accord de Bonn - assistance entre États riverains de la mer du Nord
Ø 1974-1985 Programme des NATIONS-UNIES pour l'Environnement (PNUE). réseau de lutte et coopération mondiale 1990 convention internationale 1973-1978 Convention contre la pollution opérationnelle des navires
Ø 1972 accords d'Oslo et de Londres sur les immersions en mer de déchets industriels
Ø 1974 accord de Paris sur la pollution tellurique 1992 convention de Paris
Ø 1969 convention de Bruxelles, pouvoir des États en haute mer au-delà des eaux territoriales en cas de menace imminente, obligation d'assurance des navires
Ø 1971 convention de Bruxelles : fonds international d'indemnisation (Fipol)
Ø 1982 Conférence internationale sur le droit de la mer à Montego Bay (jama7ique)
Ø 1991 Oil Pollution Act (USA) plus sévère en matière de responsabilité et de réparation
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