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2019

Comprendre et maîtriser

les risques

Maîtriser les risques

Caractériser les dangers

des substances

Une année de recherche

à l'Ineris

Un ancrage solide dans

la recherche annexes

RAPPORT SCIENTIFIQUE INERIS 2019

L'excellence de la recherche

pour nourrir l'expertise de l'Institut

Institut mène une recherche essentiellement

appliquée, menée en partenariat étroit avec les meilleures équipes académiques et d'organismes de recherche, en France, en Europe et à l'international. Nos travaux, en prise avec le terrain, s'appuient sur des expérimentations et de la modélisation. Ils s'inscrivent dans une continuité avec les activités d'appui aux politiques publiques, d'expertise-conseil et certiflcation au proflt des entreprises et rendent ainsi le positionnement de l'Ineris unique dans le paysage scientiflque. Les résultats présentés dans ce rapport scientiflque sont articulés autour des thèmes structurants de notre activité : maîtriser les risques liés à la transition énergétique et l'économie circulaire, comprendre et maîtriser les risques à l'échelle d'un site industriel et d'un territoire, cara ctériser les dangers des substances et produits et leurs impacts sur l'homme et la biodiversité, via l'air, l'eau et le sol. Les articles présentés, extraits des publications, montrent que les travaux menés par les équipes de l'Institut sont au coeur des défis actuels et à venir, en matière de maîtrise des risques : sécurisation des stockages d'énergie, maîtrise des risques liés à l'hydrogène, qualité de l' air, sécurité des sites industriels, exposome, compréhension des comportements et des phénomènes d'instabilité des sols et des cavités souterraines... L'Institut s'appuie sur ses instances de gouvernance scientifique pour l'évaluation de ses équipes et ses travaux de recherche. En 2019, l'Ineris a continué d'atteindre ses objectifs de recherche. Nous y avons consacré 20,2 % de notre activité, notamment en participant à 41 projets européens et en publiant 97 articles dans des revues à comité de lecture, référencées dans la base ISI W eb of Science. Dans le cadre de la préparation du futur contrat d'objectifs et de performance 2021/2025, l'Ineris a produit en 2019 un rapport d'auto-évaluation, en vue de son évaluation par le Haut Conseil de l'évaluation de la recherche et de l'enseignement supérieur (Hcéres), en 2020. Merci aux équipes de l'Institut pour leur mobilisation et le travail remarquable accompli au quotidien, qui contribue activement au rayonnement de l'Ineris en France et à l'international.

“Conforter le rôle de l'Institut

comme expert public national de référence sur la maîtrise des risques industriels et environnementaux, tant au service des pouvoirs publics que des entreprises, en s'appuyant sur une recherche du meilleur niveau. Raymond COINTE, directeur généralMehdi GHOREYCHI, directeur scientiflque

Les chifires clés

de la recherche en 2019

2 unités mixtes de recherche

Peritox avec l'UPJV d'Amiens (toxicologie prénatale) et Sebio avec les universités de Champagne-Ardenne et du Havre-Normandie (écotoxicologie.)

Participation (ou membre de)

3 alliances

nationales de recherche (AllEnvi, Ancre et Aviesan)

Projets nationaux et internationaux

2 projets européens coordonnés par l'Ineris

Production scienti?queDoctorats et HDR

Collaborations

70
projets soumis aux appels à projets de recherche (49 nationaux, 21 européens)

42% de taux de succès à l'Europe

398 publications

et communications avec la participation d'auteurs Ineris

97 publications dans des revues

à comité de lecture référencées dans la base ISI Web of

Science dont

41%
avec 1 er auteur Ineris

• 24 articles de revues ISI dont le doctorant

est premier auteur

249 communications

présentées dans 120
manifestations scientiques et techniques, en France et dans le monde ( 65
% de congrès internationaux)

6 contributions

dans des ouvrages

38 doctorants

dont 13 thèses soutenues en 2019

18 titulaires

d'une habilitation à diriger des recherches (HDR), dont 2 HDR ont été soutenues en 2019 20,2% de l'activité de l'Institut est consacrée

à la recherche

RAPPORT SCIENTIFIQUE INERIS 2019

Une année de recherche

22 janvier

Juin 1 er - 6 septembre6 mars

6 et 7 juin

12 septembre

Remise du prix Jean Bricard à Somik Chakravarty, titulaire d'une thèse UTC-Ineris sur la pulvérulence des poudres, lors du congrès français sur les aérosols à Paris. Ses travaux ont porté sur les propriétés mécaniques de poudres non-cohésives et cohésives et l'impact sur la pulvérulence.

Lancement du projet

de recherche européen RAFF (Risk Assessment of

Final pits during Flooding)

en Pologne, dont l'objectif est de traiter des risques géotechniques liés à l'inondation des mines de charbon à ciel ouvert en Europe. L'Ineris contribue

à la méthodologie d'analyse

de risques.

Participation de l'Institut au 17

e

congrès européen de mécaniques des sols et de la géotechnique (ECSMGE-2019), organisé à Reykjavik (Islande). L'Ineris a présenté ses travaux de recherche relatifs à la mitigation de l'aléa "

fontis par l'utilisation d'un géosynthétique intelligent (équipé de capteurs). Ces travaux ont été menés dans le cadre du projet Ademe REGIC et ont été réalisés, notamment, à partir d'expérimentations physiques menées sur le simulateur de mouvement de terrain de l'Institut.Organisation du colloque " Prioritisation of Emerging

Contaminants in Urban

Wastewater

» dans le cadre du projet Aquality European Training Network et en collaboration avec le réseau Norman. Il se tenait à l'Ecole polytechnique (Palaiseau), comptant plus de 70 participants.

Lancement du projet européen Circular Flooring à Bruxelles. Le projet a pour objectif d'étudier une innovation technologique permettant de transformer les phtalates contenus dans le PVC usagé, employé dans les dalles de sol, en produits non dangereux. L'Ineris est en charge du développement et de l'application des outils de modélisation et d'aide à la décision.

Succès d'un projet Ineris, lauréat

d'un appel à manifestation d'intérêt lancé par l'administration pour expérimenter des solutions d'intelligence artificielle.

D'une durée d'un an, il a

pour objectif d'automatiser le traitement des données produites par des spectromètres de masse pour identifier les molécules contaminant l'environnement et profiler les sources de pollution.

Le prix Jean Bricard

pour Somik Chakravarty

Stabilité des réservoirs

miniers ennoyés : lancement du projet RAFF

Congrès européen de mécaniques

des sols et de la géotechnique,

ReykjavikColloque international sur la priorisation des contaminants émergents dans les eaux résiduaires urbaines

Réduire les propriétés dangereuses des phtalates des sols en PVC - Lancement du projet H2020 Circular Flooring

Innovations dans la surveillance

de l'environnement et le prolage de contaminants Une année de recherche à l'Ineris : faits marquants

16 mai

18 juin

2 & 3 octobre5 et 6 juin

27 juin

2 décembre

Lancement du projet de recherche européen SUMAD (Sustainable Use of Mining wAste Dumps) à Nottingham (Royaume-Uni), dont le but est de déterminer et évaluer des méthodes de revalorisation des terrils en vue de contribuer à la transition énergétique des régions minières. L'Ineris, partenaire, contribue en particulier à l'étude de la stabilité des terrils à l'aide de la modélisation physique et numérique. Participation à la 4

e

journée de restitution du programme de recherche Cortea (connaissance, réduction à la source et traitement des émissions dans l'air), organisée par l'Ademe, à Paris. L'Ineris y présente les résultats du projet de recherche Carablack (Caractérisation au rejet d'installations, des émissions atmosphériques de black carbon : facteurs d'émission de quelques sources de combustion).Participation au congrès annuel BioEM à Montpellier, co-organisé par la société de biolélectromagnétisme (BEMS) et l'association européenne de bioélectromagnétisme (EBEA). L'expert de l'Ineris René De Seze a été élu à la présidence de BEMS pour la période 2019-2020 et la doctorante Jasmina Wallace a remporté le second prix Poster.Participation au congrès international sur la chimie verte (International Symposium on Green Chemistry - ISGC) organisé à La Rochelle. L'Ineris a présenté les travaux relatifs au design in silico de nouveaux surfactants dérivés de sucre, dans une perspective de substitution de tensioactifs commerciaux issus du pétrole à partir de modèles prédictifs par modélisation moléculaire. Ces travaux sont menés en collaboration avec l'UTC de Compiègne et l'UPJV d'Amiens dans le cadre du projet Amphifoam, via un nancement de la SAS PIVERT.

La plateforme public-privé PEPPER est

destinée à organiser la pré-validation de méthodes de caractérisation des perturbateurs endocriniens. Elle regroupe des associations professionnelles, des entreprises individuelles, la Fondation

Maison de la chimie et des ministères

impliqués dans la Stratégie nationale sur les perturbateurs endocriniens au premier rang desquels le ministère de la

Transition écologique. Issue d'un projet

piloté par l'Ineris et notié en juin 2019 par le Programme d'investissement d'avenir, la plateforme est dorénavant portée par une association de loi 1901 dont l'assemblée générale constitutive

s'est tenue le 2 décembre 2019.Accueil d'une réunion d'avancement du projet de recherche européen SecREEts (Secure European Critical Rare Earth Elements). Ce projet s'inscrit dans le contexte de la récupération de terres rares (éléments métalliques de la famille des lanthanides) à partir de ux de résidus de production d'engrais. L'Ineris, partenaire, contribue à la caractérisation des substances critiques et la conception sûre des futures unités de productions sur les pilotes industriels.

Valorisation durable des terrils

miniers : lancement du projet européen SUMAD Emissions de polluants dans l'air : journée de restitution du programme Cortea

Champs et ondes

électromagnétiques :

l'expertise de l'Ineris reconnue à l'internationalCongrès international sur la chimie verte Naissance de la plateforme PEPPERTerres rares - Réunion du projet H2020 SecREEts

RAPPORT SCIENTIFIQUE INERIS 2019

10 Filière hydrogène-énergie : développement et mise au point de modèles phénoménologiques et de maîtrise des risques d'explosion 12

Changement climatique et qualité de l'air?:

focus sur les particules nes 14 Tendances de la qualité de l'air en Europe entre 1990 et 2015?: quels impacts sanitair es? 16 Évaluation de l'intégrité de puits en vue de la fermeture déflnitive en sécurité de cavités salines -

Exemple de l'exploitation de sel de

Matacães au Portugal

Maîtriser les risques

liés à la transition

énergétique et à

l'économie circulaire

RAPPORT SCIENTIFIQUE INERIS 2019MAÎTRISER LES RISQUES LIÉS À LA TRANSITION ÉNERGÉTIQUE ET

À L'ÉCONOMIE CIRCULAIRE

Filière hydrogène-énergie :

développement et mise au point de modèles phénoménologiques et de maîtrise des risques d'explosion D epuis quelques décennies, l'hydrogène n'est plus seu lement considéré comme un produit industriel nécessaire en métallurgie, chimie, électronique... mais suscite l'intérêt du secteur de l'énergie et des transports en tant que " vecteur d'énergie

» au même

titre, ou presque, que l'électricité. Le déploiement de filières industrielles de l'hydrogène-énergie est un réel enjeu pour les acteurs économiques et les pouvoirs publics. Il est vrai que l'hydrogène-énergie pourrait être une solution pour la réduction de l'em preinte carbone des transports et le stockage de l'énergie par exemple mais le risque d'explosion associé à ce produit ne peut pas être mésestimé.

Ainsi pour qu'une technologie rele

vant de la filière hydrogène-

énergie

soit acceptée, il faut absolument pouvoir démontrer que ce risque est maîtrisé. L'objectif des travaux pré sentés dans cet article est de mettre au point une boîte à outils permet tant de concevoir et dimensionner la sécurité des applications hydrogène comme on peut le faire pour un circuit hydraulique au moyen d'utilitaires de mécanique des fluides.

STRUCTURE DE L'OUTIL

L'étude des lières hydrogène-

énergie montre que beaucoup d'ap-

plications seront abritées dans des conteneurs. Un examen rapide révèle que même des fuites modérées (sur raccords) sont susceptibles de pro duire des situations dangereuses et le retour d'expérience montre que les explosions de gaz (pas forcément d'hydrogène) dans des conteneurs peut produire des eets signica tifs. Il faut impérativement pouvoir dimensionner des barrières de sécu rité et pour cela il faut savoir calculer précisément les scénarios d'accident.

Une technique des " noeuds papil-

lons » a été retenue associée à une " matrice de criticité » spécifique inté- grant les e?ets domino sur les instal- lations externes, l'un des enjeux étant que l'application hydrogène n'aggrave pas le risque global du lieu (entreprise par exemple) où elle est installée (figure 1) . L'analyse des connais sances nécessaires pour atteindre l'objectif a montré que les écueils principaux sont la faible représenta tivité des bases de données relatives aux taux de défaillance des compo sants et la précision des modèles de prédiction des caractéristiques des atmosphères explosives (ATEX) et des explosions.

VERS LA MISE AU POINT

D'UNE BASE DE

DONNÉES "

DÉFAILLANCES

REPRÉSENTATIVE

Plusieurs auteurs ont montré que les

bases de données (actuelles) de taux de défaillances des composants ne sont pas et ne peuvent pas être repré- sentatives des technologies considé- rées. Même si on commence à disposer de données plus pertinentes, la défail- lance est le résultat d'un composant et d'un usage. À partir d'une mise en

équation des lois de comportement Auteur :

Christophe PROUST

Figure 1

S tructure de l'outil et critères de sévérité des accidents.

Figure 2

Ex emple de prédiction du desserrage d'une bride plate sous l'eet de cycles de compression-dépressurisation. mécanique des composants et d'une description précise des usages (pro cédure de montage par exemple), nous avons mis au point une sorte de " générateur

» de taux de défail

lance (gure 2) . Malgré le caractère exploratoire de cette méthode, elle est assez opérationnelle et la confronta tion au retour d'expérience est tout

à fait encourageante. Il semble ainsi

possible de prédire des taux de défail- lance même si des données expéri mentales ne sont pas disponibles.

FORMATION DES ATEX

ET EXPLOSIONS

De nombreux modèles ont été propo-

sés pour décrire les caractéristiques des atmosphères explosives (ATEX) et des explosions consécutives à une fuite d'hydrogène sous pression.

L'analyse révèle que ces modèles sont

souvent contradictoires car basés

sur des données expérimentales fragmentaires. Sur la base d'essais réalisés dans un conteneur de 4

m 3 des modifications ont été apportées

à certains de ces modèles. Les plus

significatives concernent l'e?et de la distance entre le point de fuite et les parois et l'introduction explicite des instabilités de combustion dans le processus de propagation de flamme via le modèle de Taylor généralisé mis au point par l'Ineris voici une dizaine d'années. Les résultats obtenus sont en accord avec pratiquement toutes les données disponibles (gure 3)

Un dimensionnement de la sécu

rité a flnalement été constitué pour des applications hydrogène-

énergie.

Bien évidemment des incertitudes

demeurent en particulier sur les e?ets d'échelle et les explosions externes (explosions secondaires) que les développements industriels en cours devraient permettre d'étudier.

ABSTRACT

Références

Duclos, A., Proust C., Daubech J., Verbecke F., Engineering safety in hydrogen-energy applications, Proceedings of the International conference on hydrogen safety (ICHS 2015). 2015 Duclos A., Développement de modèles phénoménologiques et de maitrise des risques d'explosion pour la filière émerge nte hydrogène-énergie, thèse de doctorat de l'Université de T echnologiequotesdbs_dbs33.pdfusesText_39

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