HYDROCARBURES ET DIOXYDE DE CARBONE DANS L’ATMOSPHERE

HYDROCARBURES DANS L’ATMOSPHERE TERRESTRE

La troposphère est la partie de l’atmosphère terrestre située entre la surface du globe et une altitude d’environ 8 à 15 kilomètres, selon la latitude et la saison. Elle est plus épaisse à l’équateur qu’aux pôles. La frontière entre la troposphère et la stratosphère s’appelle la tropopause. Cette couche atmosphérique représente environ 80 % de la masse totale de l’atmosphère, elle est importante car on y trouve l’air qu’on respire.

Dans notre étude nous supposerons que les gaz émis seront confinés entre la surface de la terre et la tropopause c’est-à-dire dans la troposphère. La masse de gaz contenu dans la troposphère représente 80% de la quantité totale de gaz de l’atmosphère. Dans la zone de Mbao concentrant les usines de raffinage du pétrole brut et de stockage des hydrocarbures, les émanations des composés volatils ont un impact certain dans l’air. Ces composés organiques volatils (COV) pouvant se propager plus ou moins loin de leur lieu d’émission.

Composés organiques volatils (COV)

Ce sont des composés essentiellement constitués de carbone et d’hydrogène pouvant facilement se retrouver sous forme gazeuse dans l’atmosphère. Dans notre étude, nous nous limiterons aux composés organiques volatils d’origine anthropique c’est-à-dire provenant du raffinage du pétrole et de l’activité humaine de façon générale. L’article 2 de la directive 1999/13/CE du conseil européen, dans son paragraphe 17 définit un composé organique volatil comme « tout composé organique ayant une pression de vapeur de 0 ,01 kPa ou plus à une température de 293 ,15 K ou ayant une volatilité correspondante dans les conditions d’utilisation particulière ». Sont considérés comme composés organiques volatils les composés dont la température d’ébullition est inférieure à 250°C et dont la tension de vapeur à 20°C est supérieure ou égal à 10 Pa. Le tableau ci-dessous donne quelques composés organiques selon la volatilité décroissante.

Cette étude théorique montre que les quantités de dioxyde carbone produites lors de la combustion dans le dioxygène sont plus importantes que la masse d’hydrocarbures utilisés et cela quelque soit la fonction chimique de ces derniers. En outre ce type de calcul peut permettre une fois la nature de l’hydrocarbure déterminée d’estimer les quantités de dioxyde de carbone susceptibles d’être engendrées par combustion Au point de vue quantitatif, il est avéré que les quantités de CO2 provenant des combustions sont plus importantes que les hydrocarbures qui sont à la base. Cela nous amène à réfléchir qualitativement en comparant les contributions à l’effet de serre du CO2 et des hydrocarbures dans le cas général et en particulier du méthane CH4. L’étude des phénomènes d’absorption et d’émission de ces deux gaz, qui se fera plus loin, nous édifiera sur celui qui contribue le plus à l’effet de serre.

Estimation des quantités de gaz dispersés dans l’atmosphère provenant du raffinage

Dans le cas du Sénégal où la quantité de brut distillée est de 150 t/j. En considérant les proportions par tonne de brut en France, on peut estimer au Sénégal avec une incertitude appréciable les quantités de gaz émises dans la basse atmosphère comme l’indique le tableau 7(9). Considérons une molécule composée de N atomes. 3N coordonnées sont alors nécessaires pour repérer les différentes positions des atomes. Le mouvement global de cette molécule est repéré par 6 coordonnées (3 pour la translation du centre de gravité, et 3 pour les rotations du système autour de celui-ci) ou seulement 5 dans le cas des molécules linéaires (la rotation autour de l’axe de la molécule n’a pas de signification physique), il reste par conséquent 3N-6 (ou 3N-5 pour les molécules linéaires) variables attribués aux mouvements de vibration.

En effet ses propriétés particulières telles que sa pression et sa température et sa géométrie en font un système très intéressant au point de vue de la recherche sur les changements climatiques. La molécule de dioxyde de carbone (CO2) est linéaire possède 4 mouvements de vibration indépendants sur lesquels tout mouvement de vibration peut se décomposer. Ces mouvements sont appelés modes propres de vibration. Ces différents mouvements sont donnés par la figure spectral correspond à l’infrarouge thermique. La capacité d’absorption est directement liée aux propriétés spectroscopiques des molécules et donc à leur structure (leur capacité à vibrer).Les molécules diatomiques symétriques telles que le diazote N2 et le dioxygène O2 n’ayant pas de moment dipolaire oscillant, n’ont pas cette capacité de vibration et n’absorbent pas le rayonnement dans les longueurs d’onde de l’infrarouge ; elles ne jouent donc pas de rôle dans l’effet de serre car leur spectre en infra rouge ne présente pas de bande d’absorption. (Voir spectre d’absorption du dioxygène et du diazote entre 2 et 17 micromètre) (Source : mesures effectuées par Jacques Gentili au Laboratoire de Sciences de la Matière, ENS Lyon) .