Solutions pour la réduction des contaminants dans les émissions atmosphériques

Monoxyde et dioxyde de carbone (CO et CO2)

Description des paramètres

Matières particulaires (MP) Les matières particulaires sont définies comme les particules d’origine thermique dont la dimension est inférieure à 1 μm. Ces particules représentent en elles-mêmes un risque sur la santé humaine du fait qu’elles peuvent être inhalées par leur faible dimension (Tuomisto et al., 2008; Evans et al., 2007; Chen et al., 2007). De plus, elles peuvent retenir par adsorption des contaminants gazeux comme les dioxines, les furannes et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) générés par le processus de combustion (Debora, 2007; Valavanidis et al., 2006; Ying et al., 2003; Mohr et al., 1999). Oxygène (O2) Ce paramètre est mesuré lors de toute caractérisation, car le taux d’oxygène à la sortie des gaz fournit une indication sur l’efficacité du procédé de combustion et permet d’ajuster, par calcul, les données afin d’avoir des résultats comparatifs entre différentes campagnes d’échantillonnage (Malone et al., 1996; Bisio et al., 2002). Monoxyde et dioxyde de carbone (CO et CO2) Les oxydes de carbone résultent de tous processus de combustion comme par exemple lors de la combustion des produits pétroliers dans les sources fixes (Debora, 2007). Le monoxyde de carbone (CO) est produit suite à une combustion incomplète des matières organiques (Lizhong et al., 2008). Le CO est un gaz asphyxiant, incolore et inodore (Kaur et al., 2007). Le dioxyde de carbone (CO2) un gaz moins dangereux que le CO, mais il est considéré comme l’un des principaux gaz à effet de serre (GES) (Walz et al., 2008; Gomes et al., 2008). En effet, l’augmentation incessante des émissions de CO2 dans l’atmosphère accentue l’effet de serre (Chilingar et al., 2008; Kavouridis et al., 2008; Watson, 2008). De grands efforts sont faits à l’échelle mondiale pour réduire les émissions de CO2 (Saikku et al., 2008; Űrge-Vorsatz and Novikova, 2008; Rousse, 2008; Figueroa et al., 2008; Pruess, 2008). Oxydes de soufre (SO2) Les oxydes de soufre (SO2 et SO3) sont émis principalement sous la forme de dioxyde de soufre (SO2) par la combustion de combustibles fossiles contenant du soufre (Miyakawa et al., 2007). Ce gaz est incolore et son odeur est irritante. Le dioxyde de soufre (SO2) a une grande solubilité dans l’eau (Yamamoto, 2005). Il peut donc se dissoudre rapidement dans les sécrétions des voies respiratoires supérieures et causer de l’irritation. Au contact de l’atmosphère ou dans l’eau, le SO2 peut s’oxyder en trioxyde de soufre (SO3) (Hindiyarti, and Glarborg, 2007). Le SO3 peut se combiner rapidement avec l’eau et former l’acide sulfurique (H2SO4) à l’origine des brouillards acides et des précipitations acides (Quinn and Davies, 2003). Le SO3 est également émis lors de la combustion, mais en moins grande proportion que le SO2. Puisque l’effet de ces deux composés est identique sur l’environnement et la santé humaine, ils sont souvent regroupés sous le terme SOx. Ils sont considérés comme des polluants atmosphériques majeurs tant par leurs effets directs sur les plantes et les animaux 4 que par leur facilité à participer à l’acidification des précipitations (Wang et al., 2008; Neuberger et al., 2007). 1.1.5 Oxydes d’azote (NOX) Les oxydes d’azote (NOx) sont essentiellement présents dans les gaz de combustion à la suite de l’oxydation de l’azote présent dans l’air ou des composés azotés du combustible (Johnson, 2008). Les principales sources d’émissions de ces polluants atmosphériques sont les véhicules de transport et la combustion de combustibles fossiles provenant de sources fixes (Debora, 2007). La majorité des émissions d’oxydes d’azote se retrouve sous la forme du monoxyde d’azote (NO). Le NO est un gaz incolore et inodore. Au contact de l’atmosphère, il s’oxydera en dioxyde d’azote (NO2) qui est un gaz corrosif et brunâtre dont l’odeur est irritante (Chaloulakou et al., 2008). Le NO2 est également l’un des principaux gaz à effet de serre (GES) avec un potentiel de réchauffement climatique (PRC) 310 fois plus important que celui du CO2 (Johansson et al., 2006; Venterea, 2005). Composés organiques gazeux totaux (COGT) Tous les procédés qui impliquent la manipulation d’hydrocarbures émettent des composés organiques volatils ou gazeux (COV) (Ho et al., 2002). Les COV sont des hydrocarbures constitués de carbone et d’hydrogène. Ce dernier peut être partiellement ou totalement substitué par les halogènes, l’oxygène, le soufre, le phosphore ou l’azote (Baek and Jenkins, 2004). Les composés organiques gazeux totaux (COGT) englobent tous ces COV. Les COV sont des précurseurs de la formation de particules secondaires et de l’ozone troposphérique (Ito et al., 2007). Dioxines et furannes Les dioxines et les furannes sont des composés organiques semi volatils (COSV) et des polluants organiques bio-accumulables extrêmement persistant qui s’accumulent dans l’environnement et le long de la chaîne alimentaire, jusqu’à l’homme (Halbert and Archer, 2007; Augusto et al., 2007). Généralement, ces composés organochlorés ne sont pas synthétisés de manière volontaire, mais ils sont des composés résultant secondaires indésirables (Caponi et al., 1998). Ils peuvent être synthétisés lors d’une oxydation par combustion incomplète, lors de la manufacture de certains produits chimiques et dans certains procédés de transformation chimique. Selon le rapport de Santé Canada publié en février 2004, l’exposition à de fortes doses de dioxines peut causer de graves problèmes de santé, dont le cancer. Toutefois, l’effet de ces substances sur les humains et la faune qui y sont exposés à de faibles doses, est moins connu (Anthony et al., 2001). Le risque de retrouver des concentrations significatives de dioxines et de furannes dans les émissions atmosphériques des chaudières employant des combustibles fossiles est moindre que dans d’autres secteurs industriels. Dans un premier temps et du point de vue chimique, la formation des dioxines et furannes provient principalement d’une oxydation de composés aromatiques en présence du chlore. Dans le cas de l’utilisation du gaz naturel, cette probabilité est faible, car le gaz naturel ne contient qu’un petit pourcentage de composés organiques aromatiques et de chlore. Cependant, dans le cas de la combustion d’huiles recyclées et d’huiles lourdes, cette probabilité peu être plus élevée. Dans un second temps, selon les études réalisées sur les principales sources d’émissions de dioxines et furannes, l’utilisation des combustibles fossiles pour générer l’énergie n’est généralement pas considérée comme une source d’émission majeure. Les principales sources d’émission restent les industries de transformations chimiques et les usines d’incinération des déchets urbains. La réglementation provinciale sur les émissions de dioxines et furannes est associée à des activités et des industries spécifiques, excluant à ce jour, la combustion de combustibles fossiles.

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 REVUE DE LA LITTÉRATURE
1.1 Description des paramètres
1.1.1 Matières particulaires (MP)
1.1.2 Oxygène (O2)
1.1.3 Monoxyde et dioxyde de carbone (CO et CO2)
1.1.4 Oxydes de soufre (SO2)
1.1.5 Oxydes d’azote (NOX)
1.1.6 Composés organiques gazeux totaux (COGT)
1.1.7 Dioxines et furannes
1.2 Cadres réglementaires
1.2.1 Objectifs fédéraux
1.2.2 Cadre réglementaire provincial
1.2.3 Perspective réglementaire
1.2.4 Cadre réglementaire municipal
CHAPITRE 2 MÉTHODOLOGIE
2.1 Description des sites
2.1.1 Description du site no.1
2.1.2 Description du site no.2
2.2 Paramètres de caractérisation des émissions atmosphériques
2.3 Campagne d’échantillonnage
2.4 Planification et préparation
2.5 Déroulement de la campagne d’échantillonnage
2.6 Équipements de mesure et méthode d’échantillonnage
2.7 Paramètres des appareils pour les matières particulaires (MP)
2.8 Méthode d’échantillonnage
2.8.1 Matières particulaires (MP)
2.8.2 Oxygène (O2) et dioxyde de carbone (CO2)
2.8.3 Monoxyde de carbone (CO
2.8.4 Oxydes d’azote (NOX)
2.8.5 Dioxyde de soufre (SO2)
2.8.6 Composés organiques gazeux totaux (COGT)
2.8.7 Débit, vitesse et humidité
2.9 Méthode de calculs des taux de contaminants
2.9.1 Méthode AP-42
2.9.2 Méthode de la CMM
2.10 Outil dynamique de gestion des émissions atmosphériques
2.11 Mise en forme des rapports
2.12 Développement des bases de données
2.13 Développement des processus de traitement
2.14 Validation
CHAPITRE 3 PRÉSENTATION DES RÉSULTATS
3.1 Caractéristiques physiques pour les sources fixes du site no.
3.2 Caractéristiques physiques des sources fixes du site no.
3.3 Résultats pour les sources fixes du site no.1
3.4 Résultats pour les sources fixes du site no.
3.4.1 Règlements en vigueur
3.4.2 Valeurs provisoires de la future règlementation
3.5 Application de l’outil dynamique de la gestion de l’information
CHAPITRE 4 INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS
4.1 Perspectives
CHAPITRE 5 DISCUSSION
5.1 Solutions pour la réduction des contaminants dans les émissions atmosphériques
Changement de matière première
5.2 Solutions pour la réduction des contaminants dans les émissions atmosphériques
Changement et/ou optimisation des conditions d’opération
5.3 Solutions pour la réduction des contaminants dans les émissions atmosphériques
Ajout d’équipements spécifiques
CONCLUSION
RECOMMANDATIONS
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXE I SOMMAIRE DES ÉMISSIONS ATMOSPHÉRIQUES DU SITE NO.1
ANNEXE II SOMMAIRE DES ÉMISSIONS ATMOSPHÉRIQUES DU SITE NO.2