PIMAC : capacité de libération et d’émission de particules amiantifères des granulats de carrières

15.10.2018
La présence de particules d’amphiboles aciculaires ou fibreuses dans des roches exploitées pour la production de granulats pose le problème de l’exposition à l’amiante. En effet, ces particules présentent à la fois les caractéristiques physiques de l’amiante selon la définition des fibres respirables de l’Organisation Mondiale de la Santé, et la composition chimique et minéralogique de l’actinolite.

Au-delà des enjeux économiques, la fabrication et l’utilisation des granulats par les professionnels du BTP présentent des risques de santé publique en particulier relatifs à la santé des travailleurs des domaines concernés.

Les modes opératoires et les normes liés à la règlementation "amiante" ne permettent pas, à ce jour, de répondre de manière satisfaisante au problème, car ils ne tiennent pas compte des capacités du matériau à libérer dans l’atmosphère des particules amiantifères, générant ainsi régulièrement "des faux positifs". Le BRGM a donc proposé une méthodologie afin de mettre en évidence l’émission en particules amiantifères de ces matériaux. Cette proposition a été soutenue par le Ministère en charge de l’Environnement et par l’UNICEM (Union Nationale des Industries de Carrières et Matériaux de Construction).

Production de granulats et particules d’actinolite présentes dans les poussières issues des granulats. © BRGM H. Haas et G. Wille

Production de granulats et particules d’actinolite présentes dans les poussières issues des granulats. © BRGM - H. Haas et G. Wille

Contexte

Fin 2013 et début 2014, la présence de fibres présentant les caractéristiques physiques de l’amiante selon la définition des fibres respirables de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) (L > 5 μm / D < 3 μm / L/D > 3), ainsi que la composition chimique et minéralogique de l’actinolite [Ca2(Mg, Fe2+)5Si8O22(OH)2]n, a été détectée sur des chantiers du BTP de l’ouest de la France. La source de ces fibres est rapidement mise en évidence, il s’agit des amphibolites présentes dans les matériaux exploités pour la production de granulats, ces derniers tombant alors de facto dans le champ de la réglementation "amiante".

Afin de répondre aux questions d’ordre sanitaire soulevées par cette découverte, il convenait de procéder en 2 étapes : identifier les minéraux de morphologie aciculaire ou fibreuse dans les facies rocheux puis déterminer la capacité de ces matériaux à libérer des fibres ou des particules.

Dans ce contexte, le Ministère en charge de l’Environnement a confié au BRGM l’identification et l’inventaire des carrières susceptibles de produire des matériaux contenant de l’actinolite ; l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l’environnement et du travail (ANSES) étant chargée de définir la nocivité des particules d’actinolite. La demande du Ministère a donc porté sur la mise au point d’un essai permettant de mettre en évidence la susceptibilité d’un matériau à libérer des fibres ou des particules telles que définies par l’OMS.

Objectif

Pour répondre à cette demande, le BRGM a proposé une méthodologie, soutenue par l’Union nationale des industries de carrières et matériaux de construction (UNICEM), qui vise à détecter l’émissivité en fibres amiantifères des matériaux provenant du front de taille et à leur sortie de l’unité de traitement avant leur mise sur le marché.

Le programme proposé a pour objectif de valider la faisabilité d’un test visant à simuler artificiellement les effets de frottements et d’usures subis par un matériau au cours des processus d’extraction, de traitement ou d’érosion. La méthodologie proposée doit permettre d’évaluer la capacité de libération des fibres présentes dans le matériau et de procéder à leur identification par des moyens reconnus et normés.

Le procédé doit pouvoir être mis en œuvre aisément dans le contexte d’une exploitation, en amont d’un chantier BTP ou au sein d’un laboratoire d’essai.

Il doit également permettre de respecter, tout au long du processus, les contraintes sévères de la règlementation « amiante » en termes de sécurité et d’exposition aux risques des opérateurs.

Programme des travaux

La méthode choisie, adaptée de l’essai d’usure Micro-Deval (norme NF EN 1097-1), consiste à provoquer artificiellement une usure par attrition des éléments de roche entrainant la libération de poussières fines susceptibles de contenir des particules fibreuses.

Les poussières fines ainsi générées sont captées et ensuite analysées afin d’y rechercher la présence de fibres. À cet effet, deux procédures normalisés dans le domaine de l’amiante ont été mises en œuvre: NF P X 43-269 "Prélèvement sur filtre à membrane pour la détermination de la concentration en nombre de fibres par les techniques de microscopie : MOCP, MEBA et META" et NF P X 43-050 "Détermination de la concentration en fibres d'amiante par microscopie électronique à transmission".

Le mode opératoire a été configuré avec dix échantillons différents : granodiorites, amphibolites à hornblende ou à actinolite, dolérites hydrothermalisées et serpentines à chrysotile. Les différents paramètres du protocole ont été testés et définis, ils concernent notamment la masse de la prise d’essai, les conditions du test d’attrition sur l’appareillage Micro Deval, la procédure de captage sur filtre des poussières fines générées, la préparation et l’analyse du filtre pour l’identification des particules amiantifères et la neutralisation et la récupération de l’échantillon et des fines résiduelles après essai.

Résultats obtenus

Le paramétrage de l’essai a été construit et fixé à partir de 80 tests permettant de varier la masse de la prise d’essai, la durée de l’essai et la vitesse de rotation de la machine Micro Deval.

Ce mode opératoire a permis d’obtenir de 1% à 4,5% (en masse) de particules fines inférieures à 63 µm, avec une forte proportion de particules inférieures à 2 µm (40% à 60% en masse des particules inférieures à 63 µm).

La modification de la jarre Micro Deval pour récupérer par pompage les poussières en suspension après essai permet de prélever ces poussières sur un filtre normé aux pores de 0,45 µm.

Jarres d’attrition en place sur la machine Micro Deval et filtre chargé en particules après essais d’attrition. © BRGM - H. Haas

Jarres d’attrition en place sur la machine Micro Deval et filtre chargé en particules après essais d’attrition. © BRGM - H. Haas

Une méthode de préparation des filtres a été mise au point afin de pouvoir réaliser les diagnostics sous microscope électronique à balayage. Ces analyses ciblent les particules minérales inhalables (inférieures à 10 µm) et montrent la bonne corrélation entre la composition minéralogique des granulats et celle des poussières prélevées. Des particules minérales allongées, correspondant à la définition des fibres respirables de l’OMS, ont été identifiées en cas de forte présence d’actinolite ou de chrysotile dans le matériau testé.

Particule d’actinolite (à gauche) et fibres de chrysotile (à droite) identifiées dans les poussières récupérées sur filtre.  © MEB – G. Wille

Particule d’actinolite (à gauche) et fibres de chrysotile (à droite) identifiées dans les poussières récupérées sur filtre. © MEB - G. Wille

Alors qu’un matériau naturel est considéré dangereux en raison de la présence d’amiante, ces travaux ont permis de développer une approche différente basée non plus uniquement sur le contenu, mais sur une évaluation des capacités à émettre dans l’atmosphère des particules nocives.

Cette méthode nécessite encore d’être expérimentée sur des matériaux aux caractéristiques mécaniques moins bonnes et devra ensuite être corrélée avec des mesures d’empoussièrements réels dans le contexte d’une exploitation en production.

Partenaires

MTES

UNPG – Union Nationale des Producteurs de Granulats

USIRF – Union Syndicale de l’Industrie Routière Française