Thèse soutenue

Développement de méthodes d’analyse et de mesure pour la caractérisation des émissions de COSV par les matériaux de construction et de consommation dans l’air intérieur
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Auteur / Autrice : Tamara Braish
Direction : Valérie Desauziers
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie Analytique et environnement
Date : Soutenance le 19/12/2019
Etablissement(s) : Pau
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)
Partenaire(s) de recherche : écoles des mines : Institut Mines-Télécom (France)
Equipe de recherche : Centre des Matériaux des Mines d'Alès (Alès)
Agence nationale : Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (France)
Laboratoire : Centre des Matériaux des Mines d'Alès / C2MA
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marc Chovelon, Maurice Millet
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Marc Chovelon, Maurice Millet

Résumé

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Les Composés Organiques Semi-Volatils (COSV), notamment les phtalates et retardateurs de flamme organophosphorés (RFOP), entrent dans la composition de nombreux matériaux de construction et produits de consommation. En effet, ils confèrent à ces produits des caractéristiques techniques spécifiques en tant que plastifiants ou retardateurs de flamme. Du fait de leurs propriétés physico-chimiques spécifiques, ces composés émis par les matériaux peuvent être présents à la fois en phase gazeuse mais également en phase adsorbée sur les surfaces et les poussières intérieures. Par conséquent, les voies d’exposition aux COSV dans les environnements intérieurs sont multiples, et l’évaluation des risques sanitaires complexe. Dans ce contexte, l’émission des matériaux ou produits, sources de ces polluants dans les environnements intérieurs, doit être caractérisée. De nombreuses méthodes de mesure ont été mises au point pour étudier les émissions de COSV à partir de produits et de matériaux d'intérieur. Mais, celles-ci présentent encore des inconvénients et des limites, notamment dus aux effets d’adsorption sur les parois des chambres d’essai d’émission. De plus, peu d’études traitent des RFOP et aucune méthode ne permet d’évaluer simultanément les émissions de phtalates et de RFOP. L’objectif de ce travail est donc de développer une nouvelle méthode pour caractériser les émissions gazeuses de phtalates et RFOP émis par les matériaux. La thèse comporte deux parties principales : ̶ Le développement d’un protocole robuste et d’une méthode innovante de caractérisation de phtalates et de RFOP émis respectivement par des revêtements de sol en vinyle et des mousses de polyuréthane. Pour cela, une micro-chambre d’essai d’émission (µ-CTE), recommandée par la norme ISO 16000-25 a été utilisée. Ce dispositif permet de réaliser des essais à des températures allant jusqu’à 250 °C, ce qui permet de limiter le phénomène d’adsorption des composés sur les parois du système et de réduire les temps d’expérimentation. Les phtalates et RFOPs émis en phase gazeuse ont été prélevés au moyen de cartouches d’adsorbant analysées par ThermoDésorption-Chromatographie Gazeuse - Spectrométrie de Masse (TD-GC-MS). ̶ Le développement de la méthode d’analyse par TD-GC-MS, incluant l’optimisation des paramètres de désorption des cartouches et les paramètres chromatographiques dans le but de pouvoir analyser simultanément les phtalates et les RFOPs à des niveaux de concentrations faibles dans l’air (inférieurs au µg/ m3). La méthodologie développée permet de déterminer la concentration de phtalates et de RFOP en phase gazeuse en équilibre avec la surface de matériaux (y0). Deux approches ont été mise en œuvre : mesure directe de y0 à température ambiante en optimisant le volume de la chambre d'essai et extrapolation à partir de valeurs de y0 obtenues à des températures plus élevées selon une relation linéaire entre ln (y0) et l'inverse de la température adaptée de l’équation de Clausius-Clapeyron. La méthodologie a été validée sur des échantillons de revêtements de sol en vinyle et des mousses de rembourrage en polyuréthane. Elle peut donc être généralisée à d’autres matériaux ou produits et ainsi conduire à une meilleure connaissance de l’impact des phtalates et RFOP sur la qualité de l’air intérieur et la santé. Elle peut également être testé pour d'autres familles de COSV.