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D'après un exposé de Josette FOURNIER

Association VIVRE ENSEMBLE

17, rue Edouard BRANLY 49800 TRELAZE

02 41 34 18 34

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 = carbonepétrole 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