Comportement du styrène étudié au Cedre

Solubilisation

Afin de mieux appréhender les problèmes de solubilité en laboratoire, qui ne prennent en compte, dans la documentation, qu'une dissolution dans l'eau douce, un essai comparatif a été réalisé au laboratoire du Cedre, avec de l'eau de mer et de l'eau distillée.
Les analyses ont révélé une solubilisation deux fois plus importante du styrène dans l'eau douce que dans l'eau de mer (40 mg/L contre 20 mg/L dans les conditions du test) ce qui doit conduire à reconsidérer la valeur de référence de 200 mg/L.

Évaporation

Des expérimentations en extérieur ont été réalisées afin d'appréhender le comportement du styrène après déversement à la surface de l'eau de mer (déversement de 10 litres de styrène à la surface d'un plan d'eau de 10 m² avec agitateur).
Les cinétiques d'évaporation et de dissolution ont été particulièrement étudiées ainsi que l'éventualité d'une polymérisation.

 
Concernant les processus d'évaporation, les mesures d'explosibilité sont restées tout au long de l'expérimentation inférieures au seuil de détection des appareils (deux explosimètres de marques différentes). Les analyses réalisées sur les dégagements gazeux par les sapeurs-pompiers de la ville de Brest n'ont pas révélé de façon significative la présence de styrène à l'état gazeux (emploi des tubes Dräger). Il est cependant à noter qu'une forte odeur de styrène se dégageait du bac expérimental.

Dissolution

Les échantillons prélevés afin d'évaluer les processus de dissolution ont permis de mettre en évidence l'évolution de la concentration en styrène dans la colonne d'eau. Cette courbe atteint son maximum après 18 heures. Il n'y avait plus de styrène à la surface de l'eau en fin de test et dans le même temps, plus de possibilité de dissolution.
La valeur maximale de 6 mg/l est bien inférieure aux valeurs de référence disponibles dans la littérature (de l'ordre de 200 mg/l).
La répartition du styrène en fin d'expérimentation est la suivante : 99,4 % dans l'air et 0,6 % dans la colonne d'eau.

Polymérisation

L'aptitude à polymériser du styrène dans des conditions marines a été étudié au Cedre. Après un temps de contact d'environ 2 heures, il apparaîtrait que le styrène puisse former des micro-émulsions. L'aspect du produit sous cette nouvelle forme était proche de celui d'un polymère mais les analyses ont montré qu'il s'agissait toujours du styrène monomère initial.

Dans ces conditions de test qui se veulent aussi réalistes que possible, le comportement principal du produit est donc l'évaporation. Le processus de dissolution est très limité (valeur maximale de 6 mg/l) et de toute manière très inférieur à la valeur de référence documentaire (dissolution allant jusqu'à 200 mg/l).

 
Il est à noter qu'aucun risque d'explosivité n'a été décelé, ni des valeurs dans l'atmosphère supérieures à 10 ppm. Cependant, la différence d'échelle avec un déversement massif en mer ne permet pas de présumer des teneurs qui pourraient être atteintes dans un cas réel. Enfin, aucun phénomène de polymérisation n'a été détecté ; la formation de micro-émulsions sous l'action des vagues pourrait expliquer des colorations particulières du styrène et conduire à penser qu'il s'agit d'un produit différent.

 
Ce qui est décrit ici ne vaut que dans les conditions de l'expérience et pour sa durée. Ces résultats ne doivent donc être pris que comme une indication. Le produit peut se comporter de manière sensiblement différente après un séjour sous pression, éventuellement en contact partiel avec de l'eau, puis une remontée en surface et un séjour en conditions maritimes réelles. Des prélèvements d'échantillons sur site sont essentiels pour lever le doute.

En complément de ce travail expérimental en extérieur, des analyses en laboratoire ont été réalisées afin de confirmer la composition du styrène, qui nous a été communiquée par Shell comme pur à 99,9%, avec :

• 12,7 mg/kg de stabilisateur (PTBC) ;
• 0,9 mg/kg de polystyrène ;
• 36 mg/kg d'aldéhyde ;
• 3 mg/kg de peroxyde ;
• moins de 0,2 mg/kg de chlore ;
• moins de 0,2 mg/kg de soufre ;
• 75 mg/kg d'eau.

Le message de SHELL, en date du 1er novembre 2000, précise que tous ces éléments sont typiques d'un styrène selon les normes ASTM (organisme de normalisation américain) en vigueur.

Informations complémentaires sur le styrène : selon le centre britannique CEFAS (Centre for Environment, Fisheries and Aquaculture Science) le styrène ne devrait pas polymériser en moins de :

• 170 jours à 15,6°C
• 1 an à 4-5°C

Ces éléments donnent donc un délai de 7 mois au moins sans polymérisation, dans les conditions de température à attendre sur zone.

Résultats des tests concernant l'étude de la polymérisation dans des conditions marines dont une partie a eu lieu dans un bassin extérieur d'eau de mer, l'autre partie au laboratoire.

Protocole

En extérieur :

Des cuves en inox de 160 et 200 litres ont été maintenues immergées dans un bassin extérieur d'eau de mer afin de déceler les premiers signes d'amorce d'une éventuelle polymérisation du produit, avec :

• du styrène stabilisé dans une cuve totalement hermétique (Pf),
• du styrène stabilisé dans une cuve faiblement ouverte sur l'eau du bassin grâce à une petite bonde (Po),
• du styrène stabilisé dans une cuve complètement ouverte (Go),
• du styrène non stabilisé dans une cuve complètement ouverte sur l'eau du bassin (Go ns).

Les cuves ont été immergées le vendredi 22 décembre 2000. Les analyses sont réalisées selon les protocoles communiqués par Shell Chimie.

Au laboratoire :

Un essai s'est déroulé en laboratoire à 30°C, à échelle réduite dans deux béchers en inox :

• l'un avec du styrène stabilisé et une circulation d'eau,
• l'autre avec du styrène stabilisé sans circulation d'eau.

Résultats

En extérieur :

Dans le bassin extérieur, seul le styrène sans inhibiteur de polymérisation, en contact large avec l'eau, a présenté un début de polymérisation sensible, mais qui reste encore très mineur (1%) (figure 1).

En ce qui concerne le styrène additionné d'inhibiteur de polymérisation (pTBC), aucun processus de polymérisation n'a pu être mis en évidence. Cependant, il est important de souligner que la concentration en pTBC a considérablement chuté pour le styrène contenu dans les cuves ouvertes (Figure 2).

Au laboratoire :

Après 10 jours d'immersion dans de l'eau à 30°C (température où les processus de polymérisation sont plus rapides à se mettre en place), le styrène contenu dans les béchers ne s'est toujours pas polymérisé, que ce soit en présence ou non d'agitation.
Après 70 jours, les deux volumes de styrène ont présenté des taux de polymères légèrement supérieurs à 1%.