Installations de réfrigération: Prudence avec l’ammoniac

26.08.2015 - L’interdiction d’utiliser des fluides frigorigènes néfastes pour le climat va favoriser le retour de l’ammoniac dans la production du froid. Comme ce gaz est toxique à haute concentration, la Confédération souhaite réduire le risque de fuites. Visite des locaux de l’entreprise Emmi, à Ostermundigen (BE), qui a recours aux techniques de sécurité les plus récentes.

Hanspeter Riesen (à gauche) est chef de projet au sein de l’entreprise de transformation du lait Emmi. Sur le site de production d’Ostermundigen (BE), il présente aux experts du canton de Berne et de l’OFEV les mesures prises par l’entreprise pour garantir une gestion sûre du réfrigérant ammoniac.
© Flurin Bertschinger, Ex-Press/BAFU

Texte: Nicolas Gattlen, Photos: Flurin Bertschinger, Ex-Press/OFEV

L’ammoniac (NH3) a une odeur âcre, à tel point qu’une fuite de ce gaz corrosif a l’avantage de se remarquer aussitôt. Une concentration minime de 30 milligrammes par mètre cube (mg/m3) d’air est déjà si désagréable que l’on s’éloigne immédiatement, même si elle est sans danger pour l’être humain. Dans les lieux où il n’y a personne, des détecteurs peuvent donner l’alerte.

La société Emmi a installé un «nez artificiel» de ce type dans son local des machines de réfrigération à Ostermundigen (BE). «Il détecte les molécules d’ammoniac dans l’air et déclenche une alarme interne dès que le seuil des 150 mg/m3 est franchi», explique Hanspeter Riesen, chef de projet chez Emmi. La ventilation se déclenche alors automatiquement et dilue considérablement le gaz. Le personnel, équipé de masques respiratoires, peut ainsi rechercher la cause du rejet de NH3 et résoudre le problème. Si la teneur devait dépasser les 1500 mg/m3 en raison d’un événement grave, un système alerterait directement le service de lutte contre les accidents chimiques ainsi que la police, et l’installation s’arrêterait toute seule.

Les produits frais comme les yaourts sont maintenus au frais dans l’entrepôt de stockage en hauteur.

Un danger potentiel non négligeable

Ce «nez» fait partie du concept de sécurité global mis en œuvre par l’entreprise Emmi pour maîtriser le fluide frigorigène, car l’ammoniac est potentiellement très dangereux pour les personnes et pour l’environnement. En cas de fuite, l’ammoniac liquéfié peut provoquer de sévères intoxications dans le voisinage. Ce gaz dense à très basse température se propage alors au sol sous la forme d’un nuage blanc, dont la teneur peut atteindre plusieurs g par mètre cube d’air: une concentration très nocive, entraînant une mort rapide. Au vu de ce danger, les entreprises qui stockent plus de deux t d’ammoniac sont assujetties à l’ordonnance sur les accidents majeurs (OPAM). Le cadastre fédéral des risques (CARAM) recensait en 2009 environ 150 installations de réfrigération dépassant ce seuil en Suisse. L’ordonnance s’applique aussi à quelques entreprises qui entreposent des quantités certes inférieures, mais qui sont très proches de lieux susceptibles d’accueillir un grand nombre de personnes.

La centrale de commande de l’installation réfrigérante est séparée du local des machines pour des raisons de sécurité.
© Flurin Bertschinger, Ex-Press/BAFU

Un fluide frigorigène répandu

L’ammoniac produit du froid à l’échelle industrielle depuis plus de 130 ans. Dotée de propriétés thermodynamiques remarquables, cette substance fabriquée à partir d’azote et d’hydrogène est rapidement devenue l’agent frigorigène le plus répandu. Elle est utilisée dans les patinoires, les systèmes de climatisation, les grandes pompes à chaleur, ainsi que les installations de réfrigération commerciales et industrielles d’une puissance supérieure à 400 kilowatts (kW). De nos jours, plus de 90 % des équipements industriels y recourent.

Cette proportion devrait encore augmenter, car l’ordonnance révisée sur la réduction des risques liés aux produits chimiques (ORRChim) interdit d’installer, depuis le 1er décembre 2013, des pompes à chaleur et des systèmes de réfrigération ou de climatisation de grandes dimensions qui fonctionnent aux hydrocarbures partiellement fluorés (HFC), néfastes pour le climat. Depuis début 2015, l’utilisation de chlorofluorocarbures partiellement halogénés (HCFC) recyclés est également proscrite. Ces gaz à effet de serre peuvent notamment être remplacés par du gaz carbonique (CO2) - outre l’ammoniac. Le CO2 convient parfaitement aux réfrigérateurs de taille moyenne, d’une puissance de 5 à 100 kilowatts, et aux appareils de surgélation. Mais il provoque des pertes de connaissance, voire la mort par asphyxie, dès qu’il atteint des concentrations de 8 à 10 % dans l’air. Comme il est inodore, la menace n’est pas perceptible. Toutes les tentatives visant à lui conférer une odeur marquée à un prix raisonnable ont échoué jusqu’ici. D’autres substances, telles que les oléfines fluorées ou les hydrocarbures, sont désormais de plus en plus employées.

Depuis fin 2014, la nouvelle installation réfrigérante est refroidie à l’ammoniac dans la salle des machines. Pour prévenir les fuites, un «nez artificiel» détecte les molécules du gaz corrosif dans l’air et déclenche l’alarme en cas d’incident.
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Deux circuits pour un gain de sécurité

Fin 2014, l’entreprise Emmi a remplacé six t de R22 - un membre de la famille des HCFC - sur son site d’Ostermundigen. Elle y transforme chaque année 120‘000 t de lait, principalement en yaourt et en Caffè Latte. Les produits frais réfrigérés prenant toujours plus de place, elle a converti l’ancienne chambre froide en entrepôt frigorifique en 2014. Les alternances de températures positives et négatives dans les hauts rayonnages automatiques ont requis une nouvelle installation, qui combine deux systèmes de réfrigération: un dispositif de détente directe de l’ammoniac dans l’entrepôt et un autre à deux circuits pour assurer la logistique des produits frais. Le circuit primaire à l’ammoniac transmet sa basse température à un second fluide frigoporteur contenant du glycol.

Les deux circuits sont plus énergivores que le dispositif de détente directe, car 5 % de l’énergie est perdue à l’interface entre l’ammoniac et le mélange au glycol. « Mais nous compensons une grande partie de cette perte grâce à des composants optimisés, tels que les pompes à régime réglable et les moteurs à haut rendement qui équipent les condenseurs et les ventilateurs », détaille notre interlocuteur. « De plus, la double circulation améliore la sécurité. » Si une conduite située hors du local des machines devait fuir, elle ne laisserait échapper qu’un mélange inoffensif d’eau et de glycol. Et comme la quantité d’ammoniac stockée est aussi nettement inférieure, un accident qui surviendrait dans la pièce abritant les machines aurait des conséquences moins graves. Le nouveau procédé n’utilise en effet plus que deux t de NH3 au lieu de six.

Les compresseurs remplacés en mai 2014 par Emmi (ci-dessous) constituent l’élément central d’une machine frigorifique. Ils compriment l’ammoniac gazeux, qui est ensuite liquéfié dans un condensateur. Enfin, la détente du réfrigérant permet la production de froid.
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Prévenir même l’impensable

La plus grande prudence n’en est pas moins de mise. Hanspeter Riesen nous amène dans la centrale de commande, séparée du local des machines. Un schéma de l’installation, trop complexe pour le profane, est accroché au mur. Les armoires électriques et le pupitre de l’opérateur sont à quelques m. «Le risque d’explosion dans le local des machines est bien moindre avec tous les commutateurs dans la salle de commande», affirme notre guide.

L’entreprise Emmi a fait analyser les risques engendrés par son installation de réfrigération en 1992. Elle a réévalué la situation lors d’extensions réalisées en 2004, 2006 et 2009, et son tout nouvel équipement fera aussi l’objet d’un contrôle. L’ordonnance sur les accidents majeurs exige notamment une évaluation des risques lorsque l’ammoniac est susceptible de porter gravement atteinte à la population et à l’environnement. Cette expertise doit décrire et quantifier toute une série d’accidents majeurs envisageables, par exemple la propagation d’un nuage d’ammoniac dans une zone résidentielle ou dans un stade plein.

Après quoi, l’étude des risques indique s’ils sont acceptables. Elle examine même les enchaînements d’événements et les phénomènes les plus défavorables, qu’ils revêtent la forme d’un tremblement de terre, d’un crash aérien ou d’un embouteillage à proximité du lieu de sinistre. Si les risques sont qualifiés d’inacceptables, l’autorité cantonale peut exiger des mesures de sécurité supplémentaires, voire retirer le permis d’exploitation. Ensuite, les installations faisant l’objet de l’autorisation devront être adaptées régulièrement à l’évolution de la technique. «Garantir la sécurité est une mission de longue haleine pour les entreprises», déclare Michael Hösli, de la section Prévention des accidents majeurs et mitigation des séismes à l’OFEV. «Il faut même imaginer l’impensable, car il se produit régulièrement quelque chose d’inédit.» Comme le dit le proverbe anglais: «Things that have never happened before, happen all the time.»

A la sortie de l’entrepôt réfrigéré d’Emmi, une palette de produits prêts à être livrés.
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Il faut du personnel qualifié

L’analyse de 29 événements enregistrés en Allemagne entre 1993 et 2004 a révélé que la plupart des accidents se produisaient en salle des machines. Les travaux de maintenance et de réparation, à l’origine d’un rejet d’ammoniac sur quatre, ont été pointés du doigt. Et 38 % des accidents étaient dus à une erreur humaine: mauvaise manipulation, manque d’organisation, réparation incorrecte ou autre. «Seules des personnes qualifiées s’occupent de nos installations de réfrigération», précise Hanspeter Riesen, chez Emmi. «De plus, la documentation et les instructions les concernant sont constamment remises à jour.» Il verrouille l’accès à la salle de commande et nous accompagne au restaurant du personnel, où la visite s’achève par un Caffè Latte rafraîchissant.

Des mesures de sécurité strictes sont appliquées dans la salle des machines de la nouvelle installation de réfrigération.
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Du glacier au frigo

Depuis l’Antiquité, on prélevait de la glace à la pioche dans les étangs gelés et les glaciers pour conserver les aliments au frais. C’est l’Ecossais William Cullen qui inaugure le refroidissement artificiel en vaporisant de l’eau et des solvants sous vide en 1748. L’Américain Alexander Twinning commercialise son réfrigérateur à compresseur d’air en 1834. Vingt-cinq ans plus tard, le Français Ferdinand Carré est le premier à utiliser de l’ammoniac comme fluide frigorigène. Ce gaz corrosif est rapidement utilisé dans l’industrie, mais il est trop dangereux pour un usage domestique. Il faut attendre l’apparition des chlorofluorocarbures (CFC) pour que le réfrigérateur entre dans les foyers, d’abord à Cuba et aux Etats-Unis, puis en Europe à l’issue de la Deuxième Guerre mondiale. Lorsqu’on découvre que les CFC appauvrissent la couche protectrice d’ozone, dans les années 1980, Greenpeace encourage le développement de réfrigérateurs sans CFC. La société allemande DKK Scharfenstein présente le premier exemplaire fonctionnant au propane-butane en 1992. Cette substance inflammable est surtout employée dans les petits appareils ménagers. Dans les installations de réfrigération commerciales et industrielles, les chlorofluorocarbures partiellement halogénés (HCFC) supplantent progressivement les CFC à partir des années 1990. Mais, depuis décembre 2013, il n’est plus permis d’installer des pompes à chaleur ni des systèmes de réfrigération ou de climatisation de taille moyenne ou grande qui contiennent ces puissants gaz à effet de serre. Le CO2, les hydrocarbures, les oléfines fluorées et l’ammoniac offrent des solutions de substitution ménageant le climat.

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Dernière modification 26.08.2015

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