Fiche Résumé 12-AEP-04

Le chlorure de vinyle monomère (CVM) est un composé très volatil utilisé pour la fabrication des canalisations en PVC. Selon des études récentes menées par les autorités sanitaires en France, la migration dans l’eau de résidus de CVM incomplètement polymérisé lors de la synthèse du PVC pourrait être responsable du cancer du foie. Plusieurs cas de non-conformité (limite de qualité à 0,5 µg/L) liés au relargage de CVM ont été observés mais uniquement pour les canalisations en PVC d'avant 1980 (avant cette date, pas de stripping mis en œuvre lors de la fabrication du PVC pour réduire la concentration résiduelle en CVM) et surtout dans les zones où les temps de stagnation de l'eau dans le réseau sont longs (zone rurale notamment). La mise en place de purges dans les secteurs de réseau concernés peut être une des mesures correctives à court terme mais n’est pas une solution définitive. Par conséquent, il est nécessaire de prévoir la mise en oeuvre de mesures curatives à long terme permettant de garantir une conformité durable.

L’objectif du projet est :
- d’étudier le phénomène de relargage du CVM provenant des canalisations en PVC,
- d’évaluer l’ampleur de la contamination potentielle dans les réseaux de distribution d’eau potable grâce à la mise au point d’outils d’analyse adéquats,
- d’identifier des stratégies pour prévenir ou remédier au problème et assurer le respect des normes de qualité de l’eau vis-à-vis du CVM. Ces stratégies devront être différentes des mesures conventionnelles jugées chères (remplacement des canalisations), inacceptables (purges en continu) ou impossible à mettre en oeuvre dans de nombreux cas (maillage des réseaux).

Les facteurs influençant le relargage
Les résultats montrent que les trois principaux facteurs influençant le relargage de CVM dans l’eau sont la température, le temps de contact et la concentration en CVM dans le PVC. Le temps de contact maximum pour ne pas dépasser la limite de qualité de 0,5 µg/L en CVM doit être inférieur à 17 heures pour une température de 8°C. Pour des températures plus élevées, un temps de contact très faible provoque déjà un dépassement de cette limite de qualité, l’augmentation de température augmentant la diffusivité du CVM dans le PVC donc favorisant le relargage de CVM dans l’eau. Le modèle de calcul de relargage du CVM développé par l’ANSES et évaluant les conditions de migration du CVM dans le matériau et son relargage dans l'eau en fonction de la température, du temps de contact et du taux de CVM dans le PVC est relativement bien corrélé mais uniquement à basse température (8°C). Le modèle sous-estime le relargage de CVM pour les températures plus élevées.

Les outils d’analyse
Il n’existe à ce jour aucune méthode normalisée décrivant l’analyse du CVM dans l’eau. Les deux approches classiques pour l’analyse des composés volatiles dans l’eau sont l’espace de tête statique (HS ou Head-Space) ou dynamique (Purge-and-Trap et variantes). La méthode d’espace de tête statique consiste à réaliser un équilibre entre les COV d’un échantillon d’eau placé dans un flacon serti et un volume d’air aménagé au-dessus du liquide. Une fraction de l’espace de tête est ensuite injectée dans la colonne de chromatographie. La méthode développée pour cette étude est simple à mettre en oeuvre et couvre la gamme de 0,5 µg/L à 25 µg/L. La méthode de l’espace de tête dynamique adaptée pour cette étude consiste à entraîner, par un flux de gaz, la totalité de l’espace de tête sur un piège adsorbant puis à réaliser une désorption thermique avant l’injection dans la colonne de chromatographie. Cette méthode, plus complexe à mettre en oeuvre, est par contre plus sensible que la méthode statique donc plus adaptée aux faibles teneurs de CVM dans les eaux. Elle couvre la gamme de 0,05 µg/L à 20 µg/L. Pour l’analyse du CVM dans le PVC, la méthode mise en place reprend intégralement les conditions de la norme NF EN ISO 6401 : le PVC gonfle dans un solvant adapté vers lequel migre le CVM puis un espace de tête statique est réalisé (gamme couverte de 1 à 750 mg/kg).

Les solutions alternatives
Vingt solutions décrites dans la littérature comme évitant ou corrigeant le problème de relargage de CVM dans les réseaux de distribution d'eau potable ont été analysées : polyuréthane, résine époxy, traitement filmogène, revêtement de carbonate de calcium, revêtement de ciment, latex, chauffage du PVC, sanatub, adsorption sur charbon actif, stripping en colonne, éjecteur, disque poreux, membranes hydrophobes, stripping en cascade, ozone/peroxyde d’hydrogène/irradiation UV, chlore, photocatalyse, lavage de gaz avec lit bactérien, brise jet/économiseur d’eau, carafe filtrante. Parmi ces vingt solutions, quatre à plus fort potentiel ont été sélectionnées pour la suite de l’étude de façon à mesurer leur efficacité par des essais en laboratoire ou sur pilote. Ces quatre solutions sont toutes basées sur la grande volatilité du CVM :
- Chauffage du PVC : la volatilité du CVM augmente avec la température. Ainsi, le chauffage des tuyaux en PVC pourrait mener au relargage volontaire et maîtrisé d’une partie du CVM présent dans les tuyaux. Cette solution est potentiellement économique et simple à mettre en oeuvre.
- Ejecteur : il est possible d’éliminer le CVM de l’eau avec la mise en place d’un éjecteur permettant le mélange eau/air suivi d’un mécanisme de stripping. L’éjecteur a une maintenance faible et un coût énergétique nul.
- Membranes hydrophobes : l’élimination du CVM de l’eau peut être réalisée par des membranes hydrophobes qui présentent une grande surface d’aération en comparaison avec d’autres méthodes d’aération et ont montré une grande efficacité avec des composés moins volatils que le CVM.
- Brise jet/économiseur d’eau : l’élimination du CVM de l’eau est envisageable grâce au brise-jet/économiseur d’eau qui permet de mélanger le jet d’eau du robinet avec de l’air réalisant ainsi un stripping du CVM. Cette solution bien que peu coûteuse et n’altérant pas l’eau du robinet, n’a été retenue que pour information car sa viabilité du point de vue réglementaire et commercial est très discutable.