Bien que la biomasse existe depuis la formation de la Terre, ces dernières décennies ont vu un intérêt croissant pour l'utilisation des stocks de biomasse de manière unique. Ces idées innovantes ont créé une distinction entre la biomasse « moderne » et la biomasse « traditionnelle ». Les utilisations modernes consistent à transformer les déchets d'origine biologique en nouveaux produits ou en bioénergie.
Qu'elle soit moderne ou traditionnelle, la biomasse nécessite souvent, lors de sa conversion, des mesures de réduction des poussières afin de prévenir les accidents et de promouvoir la sécurité des travailleurs. Les méthodes pour y parvenir comprennent un entretien adéquat et des pratiques d'entretien industriel, en plus des systèmes de dépoussiérage de la biomasse, selon l'application. Comprendre les dangers et le fonctionnement d'un dépoussiéreur peut aider les opérations de traitement de la biomasse à obtenir une meilleure qualité de l'air et une sécurité accrue.
Définition de la biomasse
La biomasse est un terme général qui désigne les matières organiques renouvelables issues des déchets associés aux organismes vivants, tels que les animaux ou le bétail, les plantes et les micro-organismes. Les sources vont des déchets alimentaires aux résidus de cultures, en passant par les boues d'épuration, le bois ou même les algues.
La biomasse transformée peut être utilisée à de nombreuses fins, notamment pour produire de la bioénergie, des produits biochimiques, des aliments pour animaux, des amendements pour sols, pour la séquestration du carbone, comme additifs alimentaires et dans des produits de consommation allant des adhésifs aux cosmétiques. Cependant, la biomasse doit être soumise à un processus de séchage avant de pouvoir être transformée à des fins utiles. La poussière résultant du séchage et des processus ultérieurs présente divers risques sur le lieu de travail, allant des agents pathogènes biologiques à un risque de combustion, voire d'explosion.
Risques liés aux poussières de biomasse – Risques d'incendie et d'explosion
L'une des principales utilisations de la biomasse est comme combustible, et les produits du bois constituent l'une des principales matières premières à cette fin. Toute installation produisant de l'énergie, même des biocarburants, doit prendre en compte les mesures d'atténuation des risques d'incendie et d'explosion.
L'utilisation de la biomasse comme combustible est en augmentation, ce qui accroît le risque d'incidents potentiels. Selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE), la biomasse représente environ 10 % de l'approvisionnement mondial en énergie primaire. Aux États-Unis, en 2021, elle représentait 5 % de notre approvisionnement total en énergie.
Les types de biomasse susceptibles de générer les poussières les plus dangereuses peuvent varier en fonction de plusieurs facteurs, notamment la taille des particules, leur forme et leur composition chimique. En général, les matériaux issus de la biomasse très secs et finement broyés ont tendance à produire les poussières combustibles les plus dangereuses.
Parmi les biomasses les plus susceptibles de produire des poussières dangereuses, on peut citer la sciure, les copeaux de bois, les balles de riz et la paille. Ces matériaux sont couramment utilisés dans les industries du bois, du papier et de l'agriculture. La sciure, par exemple, présente un fort potentiel explosif en raison de la finesse de ses particules et de sa faible teneur en humidité par rapport à d'autres types de biomasses.
Le triangle de combustion
Le triangle de combustion nécessite du combustible, de l'oxygène et de la chaleur. Ces trois éléments sont présents en abondance dans une usine de granulés de bois. Les processus de conversion de la biomasse en énergie ou en ingrédient industriel génèrent souvent de la poussière qui peut s'accumuler rapidement sur les machines, les chevrons, les chemins de câbles, les conduits et les tuyaux, fournissant ainsi le combustible nécessaire à la combustion.
Les séchoirs, les broyeurs à marteaux, les granulateurs et même les convoyeurs et les machines qui transportent les matériaux d'un endroit à un autre peuvent contribuer à la combustibilité. Par exemple, le déplacement ou la manipulation d'un produit combustible crée des frottements et de la chaleur. Ajoutez à cela de l'oxygène et de la poussière comme combustible, et la combustion devient une menace réelle. Un facteur supplémentaire, le confinement, comme la poussière de bois dans un bac fermé, transforme ce feu en un explosif potentiel.
En raison des dangers susmentionnés, il est nécessaire de se concentrer davantage sur la manière dont cette poussière est stockée, transportée et collectée dans le système. Cela inclut les moyens d'empêcher la production de poussière, d'empêcher celle-ci de s'échapper du système dans l'usine et d'utiliser des systèmes de collecte de poussière correctement conçus.
Lorsqu'il existe un risque de fuite de poussière dans l'usine, il est essentiel d'établir des directives spécifiques sur les niveaux de sécurité en matière de risques d'incendie et d'explosion. Les sections de l'usine présentant des risques d'incendie ou d'explosion dus à des atmosphères et/ou des mélanges explosifs sont appelées zones ou emplacements dangereux (ou classés). Un système de classification par classe/division est couramment utilisé aux États-Unis et au Canada. Dans d'autres parties du monde, on utilise généralement un système de zones.
Réglementations NFPA et analyse des risques liés à la poussière
La National Fire Protection Association (NFPA) recense les incidents liés aux incendies et à la combustion dans les propriétés industrielles ou manufacturières. Elle a noté que les services d'incendie américains interviennent en moyenne sur plus de 37 000 incendies chaque année (2011-2015) dans des usines industrielles ou manufacturières.
Compte tenu de cela, la NFPA consacre plusieurs normes à la réglementation du contrôle des poussières afin de prévenir les incendies et les explosions. La liste suivante concerne le contrôle des poussières issues de la biomasse :
Les normes 61, 652, 654 et 655 décrivent les mesures de contrôle de la poussière.
La norme NFPA 664 relative à la prévention des incendies et des explosions dans les installations de transformation et de travail du bois couvre la protection des usines de biomasse et de granulés de bois.
La norme NFPA 61 a été rédigée pour les installations agricoles et agroalimentaires ou la biomasse d'origine agricole. Cette norme mentionne spécifiquement les cuves fermées, telles que les silos, les trémies, les élévateurs à godets fermés, etc., comme principales zones de préoccupation.
La norme NFPA 68 relative à la protection contre les explosions par déflagration aide à détailler le type de ventilation et d'ingénierie pouvant être appliqué à un système de collecte de poussière, avec une conception et des mesures de protection basées sur la nature explosive de la poussière.
Il convient de noter que des changements importants sont à prévoir pour la norme NFPA 652, qui intégrera à l'avenir toutes les normes spécifiques aux produits dans une directive unique, y compris les matériaux issus de la biomasse provenant d'une large gamme de matières premières.
Dans les industries des granulés de bois et de la biomasse, les installations utilisant des produits à base de bois doivent effectuer une analyse des risques liés à la poussière (DHA), qui examine le potentiel d'atmosphères dangereuses et de sources d'inflammation. À compter du 1er janvier 2022, les installations qui transforment des produits agricoles devront également effectuer une DHA, et ces DHA, quel que soit le secteur d'activité, devront être revalidées tous les cinq ans.
D'autres recommandations incluent des systèmes de détection d'étincelles, généralement associés aux convoyeurs et aux systèmes de dépoussiérage. Le système d'extinction approprié doit accompagner ces recommandations.
Et selon la norme NFPA 68, les systèmes de dépoussiérage doivent inclure un dispositif de décharge d'explosion et d'isolation d'explosion à l'entrée et à la sortie (si nécessaire). Cet équipement peut aider à contrôler ou à empêcher la déflagration de se propager à travers l'équipement et de déclencher une explosion secondaire.
Problèmes de santé liés à certaines biomasse
Les défis posés par les poussières issues de la biomasse ne concernent toutefois pas uniquement leur combustibilité, mais également les risques biologiques. Le fumier de poulet en est un exemple. Ses poussières contiennent des matières organiques telles que des bactéries, des champignons et d'autres micro-organismes, y compris des agents pathogènes tels que salmonelles et E. coli. Ceux-ci peuvent présenter un risque pour la santé des employés.
Le fumier de poulet est un type de biomasse qui peut être utilisé comme source d'énergie renouvelable, principalement par digestion anaérobie. Ce processus produit du biogaz ou crée une matière première pour la combustion afin de générer de la chaleur et/ou de l'électricité. Le type de poussière qu'il génère dépend de l'âge du fumier, de sa teneur en humidité et de la méthode de manipulation et de traitement.
Par conséquent, il est essentiel de disposer de processus et d'équipements d'assainissement appropriés pour minimiser et capturer la poussière générée. Parfois, un épurateur humide peut être nécessaire pour contrôler les odeurs et/ou neutraliser les composants présents.
Une exposition prolongée ou répétée à des poussières fines issues de la biomasse peut avoir des effets néfastes sur la santé des employés. Outre les risques liés aux agents pathogènes potentiels tels que ceux répertoriés pour le fumier de poulet, d'autres types de poussières issues de la biomasse peuvent nuire à la santé si elles ne sont pas correctement confinées. Par exemple, les poussières associées aux produits du bois contiennent des toxines qui peuvent provoquer des symptômes respiratoires allergiques, des affections des muqueuses et des voies respiratoires non allergiques, voire des cancers du poumon.
Travailler avec une entreprise spécialisée dans la collecte des poussières
Sly LLC offre au moins vingt ans d'expérience dans le secteur de la biomasse. Ajoutez à cela plus de 100 ans d'expérience dans le domaine de la dépoussiérage, et les entreprises peuvent être assurées que tout système de dépoussiérage conçu et fabriqué par le personnel de Sly LLC assurera un contrôle efficace de toutes les particules.
Sly propose une gamme complète d'équipements de dépoussiérage adaptés à chaque scénario industriel. Qu'il s'agisse d'un filtre à manches, d'un épurateur humide ou d'une goulotte de chargement, l'équipe de Sly peut optimiser la capture des poussières pour améliorer la qualité de l'air, la sécurité et la maintenance. Nous pouvons vous expliquer les tenants et aboutissants d'un dépoussiéreur de biomasse et vous indiquer le type de système le mieux adapté.
Un produit unique issu de la biomasse dans le sud de la Floride
À titre d'exemple, Sly a développé un système pour une installation de bioénergie dans le sud de la Floride, qui transformait des matières premières issues de la biomasse en énergie électrique et en carburant renouvelable. L'installation avait besoin d'un système de dépoussiérage pour capturer les particules résultant du séchage des feuilles de palmier, un matériau végétal fibreux. Une fois séchée, la poussière obtenue présente une faible densité apparente et un potentiel de combustibilité élevé.
Sly a installé un système de dépoussiérage et un filtre à manches avec des modifications spéciales conçues pour gérer les particules légères et potentiellement combustibles résultant du séchage de la matière première biomasse. Les modifications techniques comprenaient une entrée arrière plus haute sur le filtre à manches pour collecter les particules provenant du séchoir et une ventilation antidéflagrante pour plus de sécurité.
The baghouse incorporated one other customized feature, a reinforced structure designed and built to withstand high winds of up to 140 MPH. This area of South Florida is subject to severe weather outbreaks due to hurricanes. Further details are included in this case study.
Sly LLC se fera un plaisir de vous conseiller sur les résultats de l'analyse des risques liés à la poussière réalisée conformément aux réglementations NFPA et de concevoir et mettre au point un système de collecte visant à protéger les personnes et les biens. Télécharger notre livre blanc pour en savoir plus sur Sly LLC et son expérience dans le domaine des équipements et systèmes de collecte de poussières de biomasse. Vous pouvez également nous appeler pour discuter de vos spécifications avec nos ingénieurs.
Auteur : Al Moretti, directeur commercial du segment Dry
Al travaille chez Sly depuis plus de deux ans et dans le secteur du dépoussiérage depuis plus de 25 ans.