Retardateurs de flamme « à long terme » à faible impact environnemental contre les incendies de forêt

Low environmental impact long-term fire retardants against wildfires

• Auteur / Autrice : Lola Zavattoni
• Direction : Maude Jimenez, Toussaint Barboni
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie des materiaux - UMET - MJ
• Date : Inscription en doctorat le 01/01/2025
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UMET - Unité Matériaux Et Transformations

Mots clés

Mots clés libres

Solutions ignifuges

Incendies

Polyélectrolytes

Xérogels

Environnement

Fire retardants

Wildfires

Polyelectrolytes

Xerogels

Environment

Résumé

Le projet ANR PREFIBIO relève un défi urgent lié au changement climatique : l'augmentation de la fréquence et de l'intensité des feux de forêt. L'objectif est de concevoir un retardateur de flammes biodégradable, biosourcé et respectueux de l'environnement grâce à la collaboration de partenaires issus des sciences de la chimie, du feu, de l'environnement, et de la sociologie, ainsi que l'entreprise française BIOEX. Ce nouveau retardateur doit répondre à des critères concernant la durabilité, l'écotoxicité, la biodégradabilité et la chrono-biodégradabilité. Il doit également être compatible avec le règlement et les méthodes de lutte anti-feu et s'intégrer au système socio-politique relatif à la gestion du feu. Deux types de produits sont commercialisés sur le marché pour éteindre les incendies, les retardateurs de feu à court et à long terme. Les retardateurs à long terme, efficaces même après séchage, peuvent aussi être appliqués en amont du front de l'incendie comme coupe-feu. Cependant, des problèmes de durabilité environnementale ont été relevés. Les formulations commerciales les plus largement utilisées de ces retardateurs reposent sur le polyphosphate d'ammonium, qui est à l'origine d'un impact négatif à long terme sur la végétation et l'environnement aquatique. Ces produits sont basés sur des ressources non-renouvelables, et les recherches sur le développement d'alternatives sont limitées. De plus, les données sur leur durabilité et leur biodégradabilité ne sont pas nombreuses. Conscient de ce contexte, BIOEX, leader dans les solutions commerciales ignifuges, aspire à développer des retardateurs de flammes à base de biomasse et de ressources renouvelables avec un faible impact environnemental. Afin de réaliser ce retardateur de flammes innovant à long terme, deux approches sont explorées : les polyélectrolytes et les xérogels, qui présentent tout deux des avantages et des limites. Ces retardateurs doivent être efficaces rapidement pour arrêter un incendie, mais ils peuvent également être appliqués au début de la saison des incendies dans le cadre d'actions préventives. Leur efficacité ignifuge et leur durabilité seront donc soigneusement étudiées dans le cadre du projet. Dans un premier temps, les deux voies de conception seront analysées afin de concevoir des formulations optimales pour chaque approche. Puis, des expériences en laboratoire seront menées pour évaluer leurs propriétés de durabilité dans différentes conditions. Ces dernières prépareront les tests d'efficacité à grande échelle, qui seront ensuite réalisés en collaboration avec l'Université Pasquale Paoli, en Corse. Les tests finaux cibleront l'aspect biodégradable des solutions et seront effectués avec des laboratoires experts INRAe Avignon et Université de Nantes pour déterminer leur impact sur les sols. Finalement, le transfert vers l'industrie sera envisagé.

The ANR PREFIBIO project addresses a pressing climate change challenge: the increasing frequency and intensification of wildfires. The aim is to design a biodegradable, bio-sourced, and eco-friendly flame retardant (FR) through the gathering of partners from chemistry, fire, environmental and sociology sciences but also a French company BIOEX. This new retardant must meet criteria, particularly in terms of durability, eco-toxicity, biodegradability and chrono-biodegradability. It must also fit with current firefighting frameworks and methods and integrate the socio-political system related to fire management. On the market two types of products are commercialized to suppress fire, short- and long-term fire-retardants. Long-term retardants, effective even after drying, can also be applied ahead of fire front as firebreaks. However, environmental sustainability issues have been reported. Most widely deployed commercials of these long-term retardant formulations use ammonium polyphosphate (APP), which causes lasting damage to vegetation and aquatic environment. These products are based on non-renewable resources, and there is limited research on developing alternatives. Furthermore, data on their durability and biodegradability is scarce. Recognizing the context, BIOEX, a leader in commercial firefighting solutions, aims to develop long-term retardants based on combination of renewable resources and biomass with a low environmental impact. To realize this innovative long-term fire retardant, two approaches are being explored: polyelectrolytes and xerogels, that both present different advantages and limits. These retardants must be effective quickly to stop fire, but they can also be applied at the beginning of the fire peak season in preventive actions. The fire-retardant efficiency and durability will thus be carefully considered in this project. First, the two different pathways will be studied to design optimal formulations for each approach. Then, laboratory experiences evaluating their durability properties under different conditions will be effectuated. This will prepare for large-scale effectiveness testing, which will be later carried out in collaboration with the University Pasquale Paoli, in Corsica. The final tests will focus on the biodegradability aspect of the solutions and will be conducted with expert laboratories INRAe Avignon and University of Nantes to determine their impact on soils. Finally, transfer to the industry will be considered.