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Veine à actinolite-amiante recoupant des métabasaltes ophiolitiques (Haute-Corse, 2013). © BRGM - Didier Lahondere

PIMAC : capacité de libération et d’émission de fibres amiantifères d’un matériau de carrière

12.08.2016
Fin 2013 et début 2014, des laboratoires d’analyses d’amiante détectent la présence de "fibres d’amiante" dans les chantiers BTP de l’ouest de la France. Ces fibres présentent les caractéristiques physiques de l’amiante selon la définition des fibres respirables de l’OMS, ainsi que la composition chimique et minéralogique de l’actinolite. La source de ces fibres est rapidement mise en évidence, il s’agit de particules d’actinolite provenant des amphibolites présentes dans les matériaux exploités largement pour la production de granulats, faisant alors tomber ces derniers sous la réglementation "amiante".

Dans ce contexte, le MEEM a confié au BRGM l’identification et l’inventaire des carrières susceptibles de produire des matériaux contenant de l’actinolite et à l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation (ANSES) le soin de définir la nocivité des particules d’actinolite. Ces travaux ont été conduits en 2014 et 2015.

Le BRGM a proposé une méthodologie pour détecter l’émissivité en fibres amiantifères des matériaux provenant soit du front de taille, soit en sortie de l’unité de traitement avant leur mise sur le marché. Cette proposition a reçu le soutien du MEEM et de l’Union nationale des industries de carrières et matériaux de construction (UNICEM), ce qui a permis de lancer le projet PIMAC au printemps 2015.

Production de granulats et fibres d’actinolite présentes dans les poussières issues des granulats

Production de granulats et fibres d’actinolite présentes dans les poussières issues des granulats

Production de granulats et fibres d’actinolite présentes dans les poussières issues des granulats.

Contexte

Dans une carrière, un chantier BTP, un affleurement naturel ou artificiel, la présence d’amiante dans le matériau est susceptible de libérer des fibres dans l’atmosphère du fait des traitements et des manipulations mécaniques, de l’utilisation statique des matériaux en couche de roulement et de remblais ou en raison de l’érosion météorique.

Au-delà de l’identification de minéraux de morphologie fibreuse dans les facies rocheux, il est important d’identifier leur impact dans l’environnement d’une carrière ou d’un chantier BTP, c’est-à-dire de déterminer si la capacité d’un matériau rocheux à libérer des fibres est susceptible de mettre en danger le personnel concerné. Le travail réalisé en partenariat avec le ministère de l’Environnement, de l’Énergie et de la Mer (MEEM) porte donc sur la définition d’un protocole de test et d’analyse permettant de mettre en évidence la capacité d’un matériau à libérer des fibres. Ce protocole doit pouvoir être mis en œuvre en amont de l’exploitation dans une carrière ou avant le démarrage d’un chantier BTP.

Objectif

Le programme proposé a pour objectif de valider la faisabilité d’un protocole visant à identifier la présence éventuelle de fibres amiantifères libérables au sein d’un matériau en simulant artificiellement les effets de frottements et d’usures subis par un matériaux au cours des processus d’extraction, de traitement ou d’érosion. La méthodologie proposée doit permettre la libération des fibres présentes dans le matériau et la captation de ces fibres sur un support adapté afin de procéder à leur identification par des moyens reconnus et normés.

Le procédé doit pouvoir être mis en œuvre aisément dans le contexte d’une exploitation ou d’un laboratoire d’essai, tout en respectant les contraintes sévères de la règlementation « amiante » en termes de sécurité et d’exposition aux risques des opérateurs. Pour une mise en œuvre aisée et rapide, il s’agit d’utiliser des moyens existants d’une part, chez les professionnels des carrières et des BTP et d’autre part, ceux des professionnels des prélèvements et analyses des poussières d’amiante.

La méthodologie mise en œuvre est la suivante :

  • Provoquer artificiellement une attrition des éléments de roche permettant la libération de fines susceptibles de contenir des fibres d’amiante en adaptant l’essai d’usure Micro-Deval (norme NF EN 1097-1) existant dans le domaine des granulats ;
  • Récupérer des poussières fines et les analyser afin de déterminer la présence d’amiante en se basant sur deux protocoles normalisés dans le domaine de l’amiante : NF P X 43-269 "Prélèvement sur filtre à membrane pour la détermination de la concentration en nombre de fibres par les techniques de microscopie : MOCP, MEBA et META" et NF P X 43-050 "Détermination de la concentration en fibres d'amiante par microscopie électronique à transmission".

Programme des travaux

Le programme a porté sur 5 points :

  • définition et choix des classes granulaires des échantillons à traiter ;
  • configuration du test d’attrition avec adaptation de l’appareillage Micro Deval. Cette opération sera réalisée à sec et sans charge broyante afin de provoquer frottements et usure des matériaux testés ;
  • récupération des poussières fines générées au sein de la jarre Micro Deval par pompage et dépôt des poussières sur un filtre (pores 0,45 µm) ;
  • préparation et analyse du filtre pour identification des particules amiantifères ;
  • neutralisation et récupération de l’échantillon et des poussières inférieures à 63 µm résiduelles dans la jarre.

Les jarres en place sur la machine Micro Deval

Les jarres en place sur la machine Micro Deval.

Résultats obtenus

Les classes granulaires choisies sont les suivantes :

  • granulats 10-14 mm ;
  • granulats 6,3-10 mm ;
  • matériaux tout-venant pré-concassés en 10-50 mm et lavés.

Dix échantillons différents ont été utilisés pour la mise au point de l’essai d’attrition : granodiorites, d’amphibolites à hornblende, amphibolites à actinolite, dolérites hydrothermalisées et serpentines à chrysotile. Le protocole de l’essai a été défini à partir de 80 tests : masse de la prise d’essai, durée de l’essai et vitesse de rotation de la machine Micro Deval. Ce protocole permet d’obtenir de 1 à 4,5 % de particules fines inférieures à 63 µm (en masse) avec une forte proportion d’inférieurs à 2 µm (40 à 60 % en masse des inférieurs à 63 µm).

Les granulats après essai d’attrition suivant le protocole PIMAC

Les granulats après essai d’attrition suivant le protocole PIMAC.

La modification de la jarre Micro Deval afin de permettre le pompage des poussières en suspension dans la jarre après essai, permet de prélever ces poussières sur un filtre de 0,45 µm de pores.

Filtre chargé en particules après essais d’attrition

Filtre chargé en particules après essais d’attrition.

Une méthode de préparation des filtres a été élaborée afin de réaliser des observations sous microscope électronique à balayage. Ces analyses portent sur les particules minérales inhalables (inférieures à 10 µm) et montrent la bonne corrélation entre la composition minéralogique des granulats et celle des poussières prélevées : en cas de forte présence d’actinolite dans le matériau initial, des particules minérales allongées correspondant à la définition des fibres respirables de l’OMS (Organisation mondiale de la santé) sont identifiées. Le protocole d’attrition est ainsi validé.

Particule d’actinolite identifiée dans les poussières récupérées sur filtre (image Microscopie Electronique à Balayage)

Particule d’actinolite identifiée dans les poussières récupérées sur filtre (image Microscopie Electronique à Balayage).

Fibres de chrysotile identifiées dans les poussières récupérées sur filtre d’un échantillon de serpentine  (image Microscopie Electronique à Balayage)

Fibres de chrysotile identifiées dans les poussières récupérées sur filtre d’un échantillon de serpentine (image Microscopie Electronique à Balayage).

En fin de test, le contenu de la jarre est couvert avec de l’eau. La prise d’essai et les poussières résiduelles sont lavées sur un tamis de 63 µm, la fraction inférieure à 63 µm pouvant être utilisée pour compléter le diagnostic « amiante » réalisé sur les poussières prélevées sur filtre.

La procédure opératoire de l’essai a été conçue de manière à ce que toute la chaîne opératoire soit sécurisée par rapport au risque « amiante ». En effet, l’échantillon est introduit dans la jarre Micro Deval, totalement hermétique et étanche.

L’échantillon est ainsi confiné tout au long de la mise en œuvre du protocole, en fin de test, la jarre est remplie avec de l’eau. Les particules amiantifères sont ainsi piégées dans l’eau permettant l’ouverture et le nettoyage des jarres.

Ce point particulier a été testé et validé. L’essai pourra donc être mis en œuvre dans un laboratoire sans précautions particulières par rapport au risque « amiante », dès lors que le protocole opératoire sera parfaitement respecté.

Partenaires

MEEM (Ministère de l'Environnement, de l'Énergie et de la Mer)
UNPG (Union Nationale des Producteurs de Granulats)
USIRF (Union Syndicale de l’Industrie Routière Française)

Schéma de l’installation « PIMAC » pour la récupération des poussières fines sur filtre

Schéma de l’installation "PIMAC" pour la récupération des poussières fines sur filtre.

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