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Auteur(s)
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Sylvain PERDRIEUX : Responsable procédés au centre de recherches Rhône-Alpes d'ARKEMA
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Les fluoroalcanes constituent une famille de produits chimiques extrêmement utilisés depuis les années 1930 dans de nombreux domaines de la vie quotidienne : fluides frigorigènes dans les machines frigorifiques et les climatiseurs, agents d'expansion de mousses isolantes, solvants de nettoyage, propulseurs d'aérosols, agents d'extinction, pour ne citer que les principales utilisations. Les produits commercialisés appartenant à cette famille ont beaucoup évolué depuis les années 1990, du fait des nouvelles réglementations environnementales : le potentiel de destruction de l'ozone (ODP) de certains fluoroalcanes non hydrogénés entraîna leur quasi-disparition au cours de la décennie 1990, tandis que certains de leurs substituts s'avérèrent présenter un effet de serre (GWP) significatif qui incite à développer des produits de remplacement. Le présent article retrace l'évolution de cette importante famille chimique et illustre les principaux moyens de production et les applications majeures des produits qui la constituent.
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Principales utilisations et perspectives
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3. Principaux produits et évolution
Suite à la découverte de l'implication de certains fluoroalcanes soit dans la destruction de la couche d'ozone stratosphérique soit dans l'effet de serre, plusieurs processus réglementaires ont été mis en place, visant à limiter, voire à interdire, les utilisations de ces produits : cela a donc conduit à d'importants changements dans les productions et les développements de ces molécules.
On peut classer les fluoroalcanes en trois catégories principales décrites ci-après.
3.1 CFC et halons
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Les CFC (ou chlorofluorocarbures) sont les R11, R12, R113, R114, R115. Ces molécules contiennent du chlore et pas d'hydrogène, et ce sont les premières molécules fluorées organiques qui ont été commercialisées à grande échelle. Leur production mondiale représentait environ 1 million de tonnes en 1988, avec pour application la propulsion des aérosols (R11, R12, R114), l'expansion des mousses (R11, R12), la production de froid (R11, R12, R115), l'utilisation comme solvants pour l'électronique (R113). Ces produits ont un impact sur l'ozone évalué par un coefficient indiqué dans le tableau ci-contre : il s'agit du coefficient ODP (ozone depletion potential ), dont la valeur de 1 correspond aux deux produits de référence, les R11 et R12. Ils sont réglementés dans le cadre du protocole de Montréal (1987) révisé à Londres (1990) puis à Copenhague (1992).
En Europe, les CFC sont définitivement interdits dans la plupart des applications. Le règlement européen no 2037/2000 du 29 juin 2000 stipule en effet :
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l'arrêt de la commercialisation des CFC ainsi que tous les mélanges contenant ces produits (par exemple, le R502, mélange azéotropique de R22 et de R115) depuis octobre 2000 ;
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l'interdiction de manipulation de tous ces produits depuis janvier 2001 : les machines contenant ces produits peuvent continuer à fonctionner si aucune intervention de maintenance n'est nécessaire ;
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les fluides contenus dans les équipements doivent être récupérés pour destruction avant le démantèlement des installations : leur recyclage n'est pas possible car il est interdit d'exporter les CFC récupérés.
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Les halons (R12B1, R13B1) sont des molécules contenant du brome : ils étaient utilisés...
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Principaux produits et évolution
La figure illustre les évolutions des productions mondiales des fluoroalcanes, reconstituées par l'Alternative Fluorocarbons Environmental Acceptability Study (AFEAS) : ils partent des données rapportées par les sociétés productrices qui ont répondu dans le cadre du programme AFEAS ; en outre, ces données ne couvrent que les fabrications de produits à usage potentiellement émissif. En conséquence, les productions indiquées ne représentent pas les productions réelles totales couvrant tous les usages.
Ces graphiques sont cependant intéressants car ils illustrent bien les grandes tendances historiques des productions des fluorocarbones, sur des périodes allant de 1970 à 2004.
Nous renvoyons le lecteur aux rapports publiés par l'United Nations Environment Program (UNEP) , concernant les productions de produits affectant la couche d'ozone (c'est-à-dire les CFC et les HCFC) et à la bibliographie. Tous ces rapports ne distinguent généralement pas les produits, mais leur équivalent ODP : c'est la raison pour laquelle nous leur avons préféré les données de l'AFEAS, même si elles ne couvrent pas la totalité des productions.
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