Fiche Résumé 13-AEP-12

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 de 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’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 (partie 1),
- d’étudier le phénomène de relargage du CVM provenant des canalisations en PVC (partie 2),
- 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 (partie 3 et 4). 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).

La première partie de l’étude a permis de définir les trois principaux facteurs influençant le relargage du CVM (T°C, temps de contact et concentration en CVM dans le PVC), de développer une méthode d’analyse du CVM dans l’eau et dans le PVC et de choisir quatre solutions alternatives au changement des canalisations : chauffage du PVC (action au niveau du réseau), membrane hydrophobe et éjecteur/séparateur (action de stripping au niveau des branchements), brise-jet (action de stripping chez le consommateur) pour les tester en deuxième partie d’étude.

Un pilote transportable a été construit (pilote stripping) pour réaliser les tests concernant l’évaluation de la membrane hydrophobe, de l’éjecteur/séparateur et du brise-jet. Les essais de chauffage du PVC ont été réalisés en utilisant un four chromatographique.

Les résultats des essais réalisés avec la membrane hydrophobe, l’éjecteur/séparateur, le brise-jet et le chauffage du PVC montrent que la membrane hydrophobe est le système le plus efficace, avec plus de 90 % d’élimination de CVM (pour des débits d’eau faibles).

Membrane hydrophobe
L’élimination du CVM de l’eau pourrait 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. Les membranes hydrophobes permettent de transférer un gaz d’un courant liquide à un courant gazeux. Les liquides ne peuvent pas pénétrer dans les micropores de la membrane. L’alimentation de la membrane en air et eau est faite à contre-courant pour optimiser le stripping du CVM. Les résultats montrent que pour garantir une efficacité élevée, la membrane a besoin de fonctionner à des débits d’eau faibles et des débits d’air élevés (rapport volume air/volume eau élevé). Le CVM peut ainsi être éliminé jusqu’à 99 %. Il est néanmoins nécessaire de concevoir un système pour atténuer les variations de débits qui surviennent en fonction de la consommation. Ce système demande à être amélioré pour pouvoir fonctionner efficacement quel que soit le débit d’eau à traiter.

Éjecteur/séparateur
Il est possible d’éliminer le CVM de l’eau avec la mise en place d’un éjecteur permettant le mélange eau/air (aspiration d’air par effet venturi déclenchée par l’ouverture d’un robinet chez le consommateur) suivi d’un mécanisme de stripping. L’avantage de l’éjecteur est sa maintenance faible et son coût énergétique nul. Les résultats montrent que les performances de l’éjecteur/séparateur choisi ne dépasse pas 25 % d’élimination de CVM. Cette limite est due au système d’injection d’air et au système de séparation air/eau utilisé. Pour augmenter l’air dans le système, il faut accepter un apport énergétique (compresseur d’air à la place de l’éjecteur) et optimiser le séparateur en conséquence pour qu’il puisse éliminer l’air supplémentaire.

Brise-jet (avec et sans effet venturi)
L’élimination du CVM de l’eau peut être envisagée 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 pour les essais de la seconde phase de l’étude que pour information car sa viabilité du point de vue réglementaire et commercial est très discutable). Les résultats obtenus sans brise-jet sur le robinet sont similaires à ceux obtenus avec le brise-jet, que le brise-jet soit avec ou sans effet venturi. L’élimination du CVM augmente avec le débit et la pression d’eau (entre 15 et 45 % d’élimination), en présence ou non de brise-jet.

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. Les résultats montrent aucun appauvrissement significatif de CVM dans le PVC ni après 8h de chauffage à 50°C, ni après 48h de chauffage à 70°C.