L'hexafluorure de soufre
Voilà un gaz qui fait beaucoup parler de lui. Mais qui est-il en réalité ?
L’hexafluorure de soufre ou SF6 est un gaz artificiel. Il est incolore, inodore, plus lourd que l'air, pratiquement insoluble dans l'eau, légèrement soluble dans l'éthanol, non inflammable et chimiquement très stable. Il ne réagit pas avec d’autres substances à température ambiante. Sa grande stabilité est basée sur l’arrangement symétrique parfait de ses six atomes de fluor autour de son atome de soufre central et c’est cette stabilité qui le rend très utile dans l’industrie.
Utilisations
Le SF6 est un excellent isolant électrique et peut efficacement éteindre un arc électrique. C’est pourquoi on le trouve aujourd’hui dans des milliers d’équipements électriques dans le monde entier en moyenne et haute tension.
Il est utilisé comme isolant dans les postes sous enveloppe métallique (PSEM), comme isolant et moyen de refroidissement dans les transformateurs de puissance et comme isolant et moyen d’extinction (en raison de sa capacité calorifique élevée et de ses propriétés électronégatives) dans les interrupteurs haute et moyenne tension. Toutes ces applications sont des systèmes fermés, très sûrs et idéalement sans risque de fuite éventuelle.
Il faut savoir que les postes sous enveloppe métallique se trouvent généralement dans les zones urbaines ou avec de fortes contraintes d’espace. Ces postes réduisent considérablement le champ magnétique et éliminent complètement le champ électrique, ce qui est un avantage important pour les installateurs, le personnel de maintenance et les personnes qui peuvent vivre à proximité d’un PSEM. De plus, ils ne nécessitent pratiquement aucun entretien.
La particularité de l’industrie électrique est de recycler en grande partie le SF6 utilisé : les appareils en fin de vie sont vidés de leur gaz qui est ensuite employé, après traitement, pour remplir de nouveaux appareils. Si, par contre, le SF6 n’est plus utilisé, il peut être détruit étant chauffer avec du calcaire dans un four à haute température. Il est alors transformé en deux sous-produits appelés gypse et spath fluor qui sont non toxiques, naturels et totalement inoffensifs pour l’environnement.
Le SF6 peut également servir de gaz traceur pour l'étude et l'évaluation des systèmes de ventilation. On l’emploie aussi comme gaz détecteur de fuites.
Il est utilisé pour la fabrication de semi-conducteurs (gravure plasma) et dans le milieu médical (fabrication d'agent de contraste pour échographie et imagerie par résonance magnétique).
Par contre, son utilisation comme gaz de couverture dans l'industrie du magnésium (afin de prévenir l'oxydation du magnésium en fusion), comme isolant en double vitrage, agent gonflant de pneumatiques automobiles, balles de tennis, semelle de chaussures de sport est interdite depuis plusieurs années car l'hexafluorure de soufre est un gaz à effet de serre.
Toxicité sur l’homme
Le SF6 dans sa forme pure n’est pas toxique ni dangereux (pour l’homme, les animaux, les végétaux) lorsqu’il est inhalé, mais comme il est presque six fois plus lourd que l’air, dans les environnements fermés il déplace l’oxygène et par conséquent il y a un risque de suffocation pour les personnes. L’utilisation d’un détecteur de fuites fixe, ou d’un détecteur de gaz SF portable, peut donc parfois être recommandée.
L'hexafluorure de soufre est un gaz essentiellement inerte qui n'est pas métabolisé. Par contre, ses produits de dégradation (mono-, di-, tétra-, décafluorure de soufre) s'hydrolysent facilement au contact de l'eau en fluorure de thionyle et fluorure d'hydrogène présentant de redoutables effets toxiques pour la santé.
Plusieurs cas d'intoxication lors d'expositions aiguës au SF6 et à ses produits de dégradation ont été décrits, notamment lors de la réparation de câbles électriques et lors d'opération de maintenance de tour de stockage d'hexafluorure de soufre incomplètement ventilée. Les symptômes peuvent associer toux, dyspnée, douleur thoracique, irritations oculaire et nasale, céphalées, nausées et vomissements, et même perte de connaissance avec cyanose et œdème pulmonaire.
SF6 et effet de serre
Le SF6 est l'un des six types de gaz à effet de serre visés par le protocole de Kyoto ainsi que dans la directive européenne 2003/87/CE. Son potentiel de réchauffement global (PRG) est 22 800[1] fois supérieur à celui du CO2, certains auteurs parlent même de 23 500 fois, ce qui en fait potentiellement le plus puissant gaz à effet de serre. En d’autres termes, chaque kilogramme de SF6 émis dans l’atmosphère a le même impact sur l’effet de serre global à long terme que 22 800 kg de CO2. Malgré tout, sa contribution au réchauffement de la planète est cependant inférieure à 0,3 %, selon les scientifiques du GIEC, en raison de sa faible concentration par rapport au CO2. Il faut néanmoins tenir compte du fait que sa durée de vie dans l'atmosphère est élevée : 3 200 ans[2].
Son usage est réglementé par le règlement (UE) N° 517/2014 du parlement européen et du conseil du 16 avril 2014 relatif aux gaz à effet de serre fluorés[3].
À noter qu’il n’affecte pas la couche d’ozone.
[2] 4e rapport du GIEC de 2007, chapitre TS.2.5
Alternative pour le matériel électrique
Un mélange de SF6 et de diazote dans les proportions 20 % / 80 % représente une solution pour remplacer le SF6 pur. Par contre, un gaz de substitution ayant les mêmes propriétés n'a pas encore été trouvé.
Et les éoliennes dans tout ça ?
Les éoliennes étant des installations qui produisent du courant à haute tension sont équipées de disjoncteurs à isolation gazeuse contenant de l’hexafluorure de soufre.
Selon le constructeur Vestas, ses turbines contiendraient plus ou moins 7 kg de SF6 ; d’autres constructeurs parlent de 1,5 à 2,5 kg de SF6 par éolienne.
Les fuites dans les éoliennes sont minimes ; le matériel étant récent et régulièrement entretenu par des techniciens dûment formés.
Comme une interdiction totale de l’utilisation du SF6 est envisagée au niveau européen et qu’elle deviendra probablement effective à partir de 2025, les constructeurs cherchent des alternatives.