| La chimie des feux de forêts

L’actualité de cet été 2018 a été marquée par les annonces et descriptions de feux de forêts. Le Portugal, la Grèce, la Suède, la Californie ont été les théâtres de gigantesques incendies très médiatisés où l’élévation de température (1) [3] ou des actes criminels (2) [4] ont eu leurs rôles. Des centaines de milliers d’hectares et habitations ont été détruites malgré les grands moyens de lutte mis en action. Quelles sont les réactions chimiques présentes lors de ces embrasements et de leurs extinctions ?

Lors d’un feu de forêt, hors de la combustion du carbone des végétaux qui dégagent des oxydes de carbone CO₂ et CO (3) [5], de nombreux composés organiques volatils (4) [6] sont présents dans les fumées issues de la pyrolyse de la cellulose. Ces composés ont été très étudiés par le CEREN en fonction du type de végétaux :

• pour le chêne les fumées contiennent des composés benzéniques et phénoliques tels que C₆H₆, C₇H₈, du furfural C₅H₄O₂, l’acide acétique, le p-crésol sont aussi présents, mais peu de terpènes ;
• pour les ajoncs, buissons épineux et broussailles de sous-bois les fumées sont riches en benzène (5) [7], toluène, xylène et acide acétique, mais pas de terpènes  ;
• pour le pin au contraire on trouve dans les fumées beaucoup de terpènes et peu de composés phénoliques.

Tous ces composés volatils qui se dégagent lors de la pyrolyse sont très inflammables et dès qu’ils rencontrent les conditions favorables de température et de concentration en oxygène ils transforment les arbres en torches incandescentes quasi explosives telles que nous les décrivent les pompiers sur place.

Hors les principes de préventions mis en place notamment en France et en Europe du Sud, comment lutter contre les incendies lorsqu’ils se sont déclarés ? Les principes sont toujours les mêmes :

• faire baisser la température de combustion (750 °C - 400 °C)
• priver les composés carbonés d’accès à l’oxygène de l’air

C’est pourquoi depuis toujours on arrose les flammes avec de l’eau (6) [8]. Sa chaleur latente de vaporisation très élevée permet à l’eau de puiser des calories au brasier et de faire baisser la température. Sa vapeur remplace l’oxygène de l’air.

Depuis les années 1960, on y ajoute des retardateurs de combustion non toxiques pour l’environnement. Ce fut d’abord des ajouts d’argile (7) [9] en suspension comme la bentonite qui recouvre d’une couche les végétaux et retarde la pyrolyse. Puis des hydroxydes d’aluminium, [Al(OH)₃], ou de magnésium, Mg(OH)₂, qui à température élevée délivrent de l’eau et donnent les oxydes Al₂O₃ ou MgO réfractaires.

Actuellement les moyens aériens et additifs largués se sont perfectionnés. On distingue trois types d’ajouts :

• les retardateurs tels que les polyphosphates d’ammonium avec des argiles comme l’attapulgite dilués dans l’eau à 20 % ;
• les agents mouillants de types tensioactifs ;
• des agents moussants (8) [10] comme l’hexylène glycol (ou 2-Methyl-2,4-pentanediol) et le n-octanol qui isolent de l’air le végétal par une couche de mousse adhérente.

Les techniques d’attaque du front de flamme se sont perfectionnées avec les célèbres canadairs qui en quelques secondes larguent 1/3 de leur charge de 7 m³ sur les flammes et 2/3 sur la végétation avant qu’elle soit atteinte par les flammes. On y ajoute un colorant qui est souvent l’oxyde de fer Fe₂O₃ de couleur rouge pour que les avions suivants voient bien la trace du largage précédent. Et que dire du supertanker de Boeing le 747–400 qui peut larguer en 10 secondes 72 m³ de mélanges que l’on a vu en action en Californie ? Mais finalement ne vaut-il pas mieux suivre en forêt les recommandations de prudence de la protection civile et des pompiers pour éviter la première flamme ?

Jean-Claude Bernier
Août 2018

Pour en savoir plus :
(1) Chimie atmosphérique et climat [3]
(2) La chimie mène l’enquête [4]
(3) Nom de code : CO₂ [5]
(4) Pollution et feux de cheminées [6]
(5) Sur la structure du benzène [7]
(6) L’eau : ses propriétés, ses ressources, sa purification [8]
(7) Biogéochimie et écologie des sols [9]
(8) Les secrets des mousses, une interview de Claude Treiner [10]