Les COV dans les processus industriels. Quelle stratégie d’atténuation ?

Les Composés Organiques Volatils (COV) et les odeurs peuvent être générés par divers processus industriels. L’identification des sources potentielles d’émission de COV provenant de ces processus s’avère essentielle pour développer des stratégies d’atténuation efficaces.

Parmi les substances utilisées dans l’industrie les solvants émettent particulièrement des COV. Ils entrent dans la composition de produits qui seront consommés comme matière première ou fourniture dans un processus industriel ; exemple : peinture, encre, vernis, décapants, produits d’entretien, produits de nettoyage, produits phytosanitaires, cosmétiques, …  

Tous les secteurs industriels utilisent des solvants qui émettent des COV dans les diverses opérations de leurs processus. Par exemple :

• Nettoyer, aseptiser des surfaces ou des produits : sols, équipement, vêtements…
• Dégraisser des pièces en métal, plastique …
• Dissoudre et décaper des résidus de colles, peintures…
• Diluer un produit : encres utilisées par les imprimeurs, peintures chez les peintres, mais aussi produits pour l’agriculture…
• Extraire, séparer, synthétiser, purifier des composés chimiques

Nous vous proposons de faire un tour d’horizon des pratiques de minimisation des COV dans les processus industriels.

Pratiques générales de réduction des COV dans les processus industriels

Pour atténuer la présence de COV dans un processus industriel, voici quelques pratiques communes au secteur industriel

• Mettre en place un système d’aspiration des COV à la source et un système de traitement. Par exemple, on pourra utiliser des hottes d’extraction et un filtre traitant l’air par adsorption sur charbon actif pour minimiser la dispersion des COV dans l’air ambiant.
• Substituer des produits contenant des COV par des substances alternatives à moindre teneur en COV, quand le process industriel l’admet. Pour ce faire il faut au préalable identifier et évaluer les sources spécifiques de COV sur le site industriel
• Optimiser le procédé industriel de sorte à minimiser les émissions de COV (ajustement des paramètres de production, optimisation des conditions opérationnelle …). 
• Vérifier régulièrement l’étanchéité aux COV des équipements industriels. 
• S’assurer que les pratiques de gestion des déchets réduisent les émissions de COV. Cela peut impliquer l’utilisation de contenants fermés, le recyclage des solvants et l’élimination appropriée des déchets.
• Mettre en place un système de surveillance de la qualité de l’air pour détecter les concentrations de COV (ex : nez électronique)
• S’assurer que l’installation industrielle suit les normes et les limites imposées par la réglementation sur l’émission de COV.
• Sensibiliser le personnel aux risques associés aux COV.
• En adoptant ces meilleures pratiques, les entreprises peuvent contribuer à réduire les émissions de COV, contrôler les odeurs industrielles et améliorer la qualité de l’air intérieur, ce qui est bénéfique à la fois pour la santé des travailleurs et pour l’environnement.

En adoptant ces pratiques, les industriels émettront moins de COV et amélioreront la qualité de l’air ambiant ; ce qui sera bénéfique à la fois pour la santé et la sécurité des travailleurs et pour l’environnement.

Les COV émis par certains processus industriels

Voici quelques processus industriels qui peuvent produire des COV et des odeurs, ainsi que les stratégies d’atténuation associées.

Quels COV sont émis dans les processus industriels d’impression et quelles stratégies d’atténuation ? 

Les COV émis par le procédé d’héliogravure 

Ce procédé d’impression à très grand tirage de périodiques de catalogues, ou pour des emballages en carton à grande série (ex : emballage de cigarette, confiserie, liquide …) utilise du toluène comme solvant. C’est un COV aromatique inclus dans la formulation des encres ou employé pour diluer les encres. Plus de 95 % du toluène utilisé lors du processus de production d’imprimés se retrouve dans l’air ambiant ; et moins de 5 % du toluène utilisé se retrouve dans les fibres de papiers (ANESM 2012). En héliogravure d’emballages on utilise plutôt des solvants émettant des COV oxygénés (ester, alcool, cétone). 

Par ailleurs, des COV sont émis en sortie des processus d’impression et de séchage : effluents contenant des COV, solvant récupéré pour réutilisation ou vente, COV émis par le processus ou le système de récupération du solvant. 

Stratégie d’atténuation des COV en héliogravure

L’usage d’une encre de rétention qui diminue la vitesse de formation d’un film par rapport à une encre au toluène. Les émissions de COV se concentrent alors dans l’unité de séchage où ils sont capturés et traités. 

Les COV émis par le procédé d’impression offset 

Ce procédé d’impression s’emploie pour le grand tirage de livres, magazines, catalogue. A l’entrée du processus d’impression, sont vecteurs de COV : les encres, la solution de mouillage (contenant de l’isopropanol), les additifs. Pendant l’impression une émission diffuse d’isopropanol se produit. Le séchage de l’imprimé émet la part la plus importante de COV. En outre l’encre de l’imprimé peut légèrement diffuser des COV. En fin d’impression, lors du nettoyage des plaques et des cylindres les solvants utilisés émettent des COV en très petite quantité (hydrocarbures aliphatiques, cycliques et/ou naphténiques (white spirit, naphta,…).

Stratégie d’atténuation des COV en imprimerie offset

La captation à la source au niveau du four et le traitement des effluents gazeux chargés en COV constitue la première mesure de prévention. 

L’ajout d’éthers de glycol (1% à 5%) dans la solution de mouillage peut réduire de moitié la proportion d’isopropanol (de 10% à 5%), et ainsi diminuer jusqu’à 40% les émissions de COV de l’installation. Cependant les éthers de glycol sont des COV dont certains sont toxiques.

De plus on peut substituer partiellement ou totalement les solvants volatils dans les produits destinés au nettoyage des appareils et fournitures.

Les COV émis par le procédé d’impression par flexographie

La flexographie est un procédé d’impression en relief qui utilise une plaque souple en photopolymère sur une presse rotative. Ce procédé fonctionne comme un tampon-encreur continu et permet d’imprimer des emballages souples (carton ondulé ou plat, films plastiques, sac publicitaires), des étiquettes adhésives, des emballages métalliques … Les solvants employés en flexographie et émettant des COV sont les alcools, acétates, éthers de glycol. 

Stratégie d’atténuation des COV en flexographie

L’usage d’encres en phase aqueuse (peuvent contenir entre 5 et 20% de solvant) ou d’encres UV (nécessité de changer les presses). Pour les solvants restants il convient de les capter à la source et de les traiter sur charbon actif.

Les COV émis en typographie

La typographie est un procédé d’impression qui consiste à imprimer sur un support papier les caractères en relief qui forment un texte. L’impression typographique s’utilise pour les documents dont le tirage varie entre 20000 et 30000 exemplaires : prospectus, flyers, documents administratifs. Les COV émis par les solvants et diluants sont : des hydrocarbures (térébenthine, toluène, xylène…), composés chlorés, alcool éthylique.

Stratégie d’atténuation des COV en typographie

L’utilisation d’encre à faible teneur en COV, l’installation d’un système de captage à la source et de filtration, la gestion des déchets d’impression émettant des COV font partie des stratégies d’atténuation du procédé d’impression typographique.

Les COV émis en sérigraphie

La sérigraphie, procédé d’impression par écran textile imbibé d’encre, peut imprimer des supports en papier, carton, tissu, bois, métal, plastique … avec chaque fois une encre adaptée. L’industrie graphique (publicité, signalétique, beaux-arts …), électronique (circuits imprimés), les activités de revêtement de sol ou mural en sont les utilisateurs principaux. Les COV émis par la sérigraphie sont divers : COV aromatiques (triméthylbenzène, toluène, xylène), COV alicyclique (cyclohexane), COV oxygénés (alcools, cétones, esters). Ils sont dus à l’évaporation du solvant contenu dans l’encre (jusqu’à 65%), dans les produits de nettoyage.

Stratégie d’atténuation des COV en sérigraphie

L’usage d’encre à base d’eau, de dissolvant d’encre à faible émission de COV (ex : ester méthylique de soja) réduit les émissions. Le captage des COV à la source lors de la préparation des écrans et des encres, pendant l’impression, le transfert et le séchage des imprimés, le nettoyage des écrans est indispensable. Le stockage dans des poubelles ventilées des déchets émetteurs de COV complète le dispositif d’atténuation des COV. 

Quels sont les COV émis dans les procédés de revêtement industriel et quelles stratégies d’atténuation ?

Les COV émis dans les procédés de peinture en production automobile

En production automobile, le procédé d’application de peinture comprend plusieurs étapes qui émettent des COV. Les couches « primaires » sont appliquées par électrophorèse. Les couches suivantes d’apprêt (teneur en solvant : 37 à 60%), de base (75%), de laque (60 à 70%) ou de vernis (60%) s’appliquent généralement par pulvérisation, suivie d’opérations de nettoyage et de séchage. Les COV émis à chaque étape par les solvants contenus dans différents revêtements sont : white spirit (ensemble d’hydrocarbures aliphatiques), isopropanol, alcool benzylique, éthanol, acétone. 

Stratégie d’atténuation des COV sur procédés de revêtement en production automobile

Le traitement des effluents gazeux par captation à la source et filtration des COV, notamment sur charbon actif, constitue la base de la prévention. L’usage de techniques d’application des revêtements réduisant la consommation de solvants durant les opérations de pulvérisation et de nettoyage, l’organisation de la production visant à réduire la consommation et la récupération des solvants, le choix de peintures en phase aqueuse ou en poudre, l’usage de produits de nettoyage sans solvant dans le cas des peintures aqueuses regroupent les stratégies d’atténuation dans ce secteur.

Les COV émis dans les autres procédés de revêtement industriel (hors fabrication automobile)

Ce sont les COV émis par les applications de peinture, laque, vernis sur support plastique, métal, textile, céramique, verre… Des produits contenant des solvants (30 à 80%) sont utilisés lors : du nettoyage du support, de l’application du revêtement, du séchage. 

• Les COV émis par les solvants en revêtement sur métal sont entre autres : acétate de butyle et xylène (pour la dilution) ; méthyléthylcétone, acétone, toluène (pour le nettoyage), et aussi benzène, formaldéhyde… 
• Sur plastique, les opérations de revêtement et de nettoyage émettent des COV tels : acétate de butyle, xylène, méthylisobutylcétone, isobutanol, formaldéhyde. 
• Sur textile les COV émis sont : méthyléthylcétone, toluène, perchloroéthylène. 
• Sur les autres supports, les principaux COV émis sont : acétate de butyle et xylène. 

Stratégie d’atténuation des COV sur procédés de revêtement industriel

En dehors de la captation à la source et du traitement des COV représentant la principale mesure d’atténuation, la réduction à la source des COV constitue une stratégie complémentaire. Cela passe par l’usage de techniques de pulvérisation réduisant les émissions de COV, l’usage de produits contenant moins de COV (peinture à haut extrait sec, aqueuse, en poudre), des techniques de nettoyage moins consommatrice de solvant.

Les COV émis dans le secteur de la carrosserie automobile

Ce sont des COV émis lors d’application de peinture et de vernis sur la carrosserie à retoucher et à repeindre, et par les produits de nettoyage. Il s’agit principalement de COV hydrocarbures aromatiques et aliphatiques, de COV oxygénés (alcools, cétones, esters).

Stratégie d’atténuation des COV en retouche de carrosserie

La captation à la source dans les cabines de peinture puis le traitement avant rejet extérieur pour respecter les valeurs limites d’émissions en fonction de la surface de l’atelier et de la quantité de solvant utilisé reste la mesure principale d’atténuation. L’usage de technique de pulvérisation réduisant la consommation de peinture donc l’émission de COV, l’utilisation de produits à moindre émission de COV (peinture à haut extrait sec, peinture ou vernis en phase aqueuse, vernis UV), ainsi que des techniques de nettoyage réduisant les émissions de COV représentent les stratégies d’atténuation les plus courantes dans le secteur de la carrosserie.

Quels sont COV émis dans la fabrication de peintures, vernis, encres, colles et quelles stratégies d’atténuation ?

Les composants de formulation de ces substances sont préparés et stockés sous forme liquide à partir de matières pulvérulentes et de solvants. Puis ensuite les composants sont distribués selon la dose nécessaire et mélangés pour former le produit fini. Environ 200 COV peuvent être utilisés comme solvant dans ce secteur industriel. Pour les process de fabrication de peintures, vernis, et encres, les COV émis sont entre autres des hydrocarbures aliphatiques et aromatiques, xylène, toluène, dichlorométhane, esters, alcools. Pour les process de fabrication de colle et gélatines, les principaux COV correspondent au méthyléthylcétone, acétate d’éthyle, hydrocarbures.

Stratégie d’atténuation des COV dans la fabrication de peinture, vernis, encres, colles

La première mesure et la captation à la source et le traitement des effluents gazeux chargés de COV. Par exemple la mise en place de filtres mobiles à charbon actif s’avère très adaptatif aux variations de conditions de production. Les stratégies d’atténuation des émissions de COV consistent en l’usage de produits de substitution à faible teneur en solvant (produits en phase aqueuse ou à haut extrait sec), ou de produits sans solvant. Pour les produits de nettoyage, l’industriel peut remplacer les solvants organiques par des solutions aqueuses de soude et de potasse, chauffées à 80° mais nécessitant un traitement des eaux de lavage.

Quels sont les COV émis dans les procédés de production de revêtement adhésif et quelles stratégies d’atténuation ?

Les COV entrent dans un procédé de revêtement adhésif via les colles à base solvant qui recouvreront la surface de ce revêtement, et via les diluants utilisés. L’émission de COV est importante au niveau du séchage. On distingue principalement 

• des colles acrylique pour la fabrication des adhésifs (rubans adhésifs, étiquettes…), le collage de revêtements de sols et murs, l’application de feuilles de PVC sur des panneaux de bois
• des colles vinyliques utilisées pour coller les pièces de PVC dans l’industrie automobile (pare-brise…), le bâtiment (tuyauterie d’écoulement…)
• des colles polyuréthane pour l’industrie de l’emballage, du textile, de la chaussure
• des colles néoprènes pour l’industrie automobile, de la chaussure, pour le bâtiment.

Les processus industriels de revêtement adhésif émettent principalement les COV suivants : méthyléthylcétone, diméthyléthylcétone, acétate de butyle, acétate d’éthyle, éthylbenzène, toluène, xylène.

Stratégie d’atténuation des COV dans la fabrication de revêtement adhésif

Au niveau du séchage la captation à la source des émissions de COV puis leur filtration sur charbon actif permet de réduire notablement les rejets dans l’atmosphère. Les autres techniques d’atténuations de COV sont identiques à celles de la fabrication de colle vues plus haut.

Quels sont les COV émis dans les processus industriels de fabrication pharmaceutique et quelles stratégies d’atténuation ?

Les processus industriels vont de la production du principe actif pharmaceutique (matière première) à la production d’une forme pharmaceutique (comprimé, gélule, pommade, sirop, spray…). De multiples opérations dans les procédés de fabrication pharmaceutique impliquent des solvants et conduisent à l’émission de COV : chargement d’un mélangeur, remplissage de cuves de stockage d’effluents, injection d’air stérile dans les canalisations pour éliminer le produit avant nettoyage, transfert de solvant du camion-citerne dans des fûts de stockage, prélèvement pour contrôle qualité… L’industrie pharmaceutique emploie une cinquantaine de solvants émettant des COV. Parmi ceux-ci on trouve une dizaine de COV spécifiques classés CMR : dioxane, chloroforme, diméthylformamide, dichloroéthane, chlorure de méthylène, perchloroéthylène, diméthylamine, diglyme, triglyme.

Stratégie d’atténuation des COV dans la fabrication de médicaments

A chaque opération utilisant des solvants et émettant des COV une captation à la source et un traitement sont nécessaires. Souvent le procédé utilisé est l’adsorption sur charbon actif à côté de l’oxydation thermique. La minimisation des émissions de COV passe par l’isolement des sources et le séchage en circuit fermé pour réduire les émissions fugitives, des opérations de nettoyage équipement fermé et la recirculation des purges du procédé si possible pour éviter les rejets directs de COV par les ouvertures. La substitution des solvants s’avère plus délicate car ils sont choisis pour leurs caractéristiques physicochimiques contribuant au procédé. Au cas par cas l’industriel peut substituer le solvant de l’opération par un solvant émettant des COV moins toxiques. 

Quels sont les COV émis dans les processus de l’industrie mécanique et quelles stratégies d’atténuation ?

Ce sont principalement les opérations de nettoyage des surfaces métalliques avant ou après usinage pour éliminer graisses, fluides de coupes, huiles, particules solides. Il s’agit soit de préparer l’opération suivante, soit d’améliorer l’aspect de la surface. Le nettoyage peut combiner une action chimique à base de solvant, une action mécanique (ultrason, aspersion, agitation manuelle ou mécanique), un certain niveau de température pour augmenter l’efficacité chimique. S’ensuit souvent des opérations de rinçages et de séchages. Les COV traditionnellement émis dans ce type d’opérations sont : des COV halogénés (perchloroéthylène, dichlorométhane, trichloroéthylène), des COV hydrocarbures, des COV Oxygénés (acétone, éthanol, isopropanol, éthers de glycol, esters de glycol, méthyléthylcétone)

Stratégie d’atténuation des COV dans l’industrie mécanique

Les COV sont captés à la source et récupérés par filtration sur charbon actif en priorité. Peuvent contribuer à la diminution de COV : la substitution de solvant par des produits lessiviels (avec des additifs émettant moins de COV), des produits lessiviels contenant tensioactifs et de bactéries (émission de COV biogénique), des agrosolvants ; le décapage thermique ; des procédés par laser ou plasma froid (industrie nucléaire et aéronautique), par projection de glace ou neige carbonique (applications ponctuelles), CO₂ supercritique (en cours d’industrialisation).

Quels COV sont émis dans les processus de la fonderie et quelles stratégies d’atténuation ?

La fonderie consiste à faire couler du métal fondu dans un moule pour produire une pièce de métal. Le moule peut être fabriqué à partir du procédé de sable à vert (sable + argile + carbone) ou d’un procédé à prise chimique (sable + résine). L’utilisation de liants chimiques se traduit par la production de divers COV au cours du mélange, du moulage et du noyautage, du stockage, de la coulée et du refroidissement. Les principaux COV émis lors du processus industrie sont : carbone organique volatil, COV hydrocarbures aromatiques : benzène, éthylbenzène, toluène, xylène (BTEX), COV Oxygénés dont des  aldéhydes (formaldéhyde, acroléine, acétaldéhyde), phénol, alcool, esters.

Stratégie d’atténuation des COV dans l’industrie de la fonderie

La première stratégie est la captation à la source par des hottes aspirantes et le traitement des émissions aux différentes étapes du processus. Pour la diminution à la source des émissions l’usage du graphite dans le procédé de sable à vert réduit le carbone volatil. Quant au procédé à prise chimique la tendance est à l’usage de résine avec moins de composants dégageant des COV.