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Actualités -- NOVEMBRE 2001 -- N° 657       Drame de Toulouse

Qu'est-ce que le nitrate d'ammonium ?

Toulouse : 29 morts et plus de 3500 blessés. Tel est le bilan de l'explosion de l'usine AZF, le 21 septembre. Retour sur le nitrate d'ammonium, un produit qui n'explose pas tout seul. Entre inconnues scientifiques et recherches de responsabilités, l'enquête s'annonce difficile.

Le nitrate d'ammonium, obtenu à partir d'acide nitrique et d'ammoniac, est un sel ionique, tel le chlorure de sodium (sel). Il fond à 165 °C. Les deux ions sont NH₄⁺ et NO₃^-. Ce composé se décompose vers 200 °C, sans caractère explosif en milieu ouvert. Mais en fort confinement, sa phase gazeuse peut être explosive. Le nitrate n'explose que s'il se crée, lors de sa combustion, une onde de détonation. Cette onde, supersonique (quelques milliers de mètres par seconde), génère des produits gazeux sous pression susceptibles d'exploser. Or, jamais en laboratoire, ce processus n'a été observé sous le seul effet d'une forte élévation de température.

En revanche, la décomposition ménagée - c'est-à-dire contrôlée - du nitrate d'ammonium crée du protoxyde d'azote (N₂O), gaz hilarant utilisé en anesthésie et pour obtenir de la Chantilly en faisant mousser la crème liquide dans les bombes aérosols.

A quoi sert ce produit explosif ?

En fait, peu de chimistes s'intéressent encore à ce composé né durant les heures de gloire de l'industrie du XIXe siècle.

En France, à 90 %, il sert d'engrais (depuis au moins un siècle). Le reste est utilisé pour la fabrication d'explosifs industriels. Le marché national annuel est de 3,5 millions de tonnes, et AZF en produisait 140 000 tonnes chaque année. Comme engrais, il apporte aux plantes - qui ne fixent pas l'azote de l'air - l'azote dont elles ont besoin pour la synthèse de leurs acides aminés. La forme nitrate est directement assimilée, mais la pluie l'emporte assez facilement ; la forme ammoniacale persiste plus longtemps dans le sol, mais des bactéries sont nécessaires pour son assimilation par les plantes. En apportant ces deux formes, le nitrate d'ammonium est donc idéal.

De plus, il est bon marché et facile à manipuler. Double avantage utile aussi pour les explosifs. Mis en présence de fioul et d'une amorce, comme la dynamite, le nitrate d'ammonium est couramment utilisé dans les travaux publics ou les mines. Mais aussi par les terroristes, comme pour l'attentat du World Trade Center en 1993 ou d'Oklahoma City en 1995. Ses effets sont environ moitié moindres que ceux du TNT.

Comment explose-t-il ?

Dans l'hypothèse d'un accident, les spécialistes sont en face d'un intéressant problème physico-chimique. Seul, l'ammonitrate n'explose pas. Il est même difficile à faire détoner. Une onde de choc violente induisant une élévation forte de température est nécessaire pour briser la barrière de stabilité du composé. Or, rien ne permet de dire que cette condition a été remplie dans l'entrepôt de Toulouse. Les accidents d'Oppau (Allemagne) en 1921 et de Brest en 1947, qui ont fait un nombre particulièrement élevé de morts, étaient, pour le premier, consécutifs à une explosion de dynamite et, pour le second, à un long incendie. Sans compter que le nitrate d'ammonium n'était pas pur. Or, moins le produit est pur, plus il est sensible. Toutefois, côté allemand, des expériences destinées à comprendre l'incident d'Oppau n'ont pu le reproduire à l'identique.

Le cas toulousain, lui, est d'autant plus compliqué qu'il reste des inconnues sur la composition exacte de ce qui se trouvait dans le hangar et sur les conditions de ce stockage (qualité de la dalle, par exemple). François Mathey, directeur du département de chimie de l'Ecole polytechnique, se risque à une hypothèse : " La brutalité du phénomène fait penser à une réaction de type radicalaire. " Pour une raison encore inconnue, le nitrate d'ammonium aurait pu se dégrader pour aboutir à la synthèse de radicaux libres, produits particulièrement réactifs qui autocatalysent les réactions et les emballent.

Suite à quoi la température se serait élevée brusquement et suffisamment pour engendrer l'explosion " classique " du nitrate d'ammonium. Mais pour les spécialistes en détonique, ce genre d'amorçage n'est pas référencé dans la littérature.

Quand saura-t-on ?

Enquêtes administrative, judiciaire et contre-enquête d'Atofina, la firme propriétaire de l'usine, les experts ne manquent pas, en Haute-Garonne. Mais abondance ne rime pas avec célérité. Les juges d'instruction viennent juste de nommer deux nouveaux spécialistes dans leur collège d'experts. Côté Atofina, les chercheurs universitaires requis n'ont toujours pas reçu de convocation pour se réunir. Les résultats ne sont donc pas attendus avant plusieurs mois.

En outre, l'enquête se révèle difficile. Les centaines d'échantillons recueillis n'ont pas tous encore été analysés. Or, habituellement, quelques heures suffisent au laboratoire de la police scientifique de Toulouse pour trouver des traces d'explosifs. En outre, il faudra sans doute un long travail d'inventaire et de reconstitution de l'historique du site afin de déterminer les substances chimiques présentes dans le sol. Une étude similaire, réalisée par une entreprise voisine la Société nationale des poudres et explosifs, avait pris plusieurs mois.

Une ou deux explosions ?

Savoir combien d'explosions ont réellement eu lieu est crucial pour démêler l'écheveau toulousain. En effet, un amorçage par un explosif pourrait expliquer la destruction totale du nitrate d'ammonium ; et dans ce cas, deux bruits auraient dû être entendus. Un hasard heureux a permis de tester cette hypothèse mais... aussi de renforcer le mystère. Les géophysiciens de l'observatoire Midi-Pyrénées avaient installé pour leurs recherches, peu avant le 21 septembre, une station-test à quatre kilomètres de l'usine AZF. Premier coup de chance. Le sismographe, contrairement à l'habitude, était simplement posé sur le sol et dans une orientation mal définie. Pourtant, grâce à ces enregistrements sismiques, la chaîne des événements a été reconstituée. La secousse a atteint une magnitude de 3,4 sur l'échelle de Richter, ce qui n'est pas rien pour une explosion de surface. Comme tout tremblement de terre, naturel ou non, une première onde est arrivée par le sol à la vitesse de 2,5 kilomètres par seconde. Cette onde, audible, s'apparente à un grondement de camion.

Deux secondes plus tard à peine, arrive l'onde sismique dite de surface. De grande amplitude, elle est destructrice dans les séismes naturels, mais inaudible. Enfin, un troisième paquet d'ondes a été enregistré, correspondant à une onde sonore se propageant dans l'air à 330 mètres par seconde. Elle est souvent absente des séismes naturels et, surtout, elle ne serait probablement pas apparue sur le sismographe s'il avait été enterré. Deuxième coup de chance. Car cette onde sonore explique qu'un témoin situé à quatre kilomètres de l'entrepôt peut avoir entendu deux bruits séparés d'une dizaine de secondes, bien qu'il n'y ait eu qu'une seule explosion. L'intervalle entre les deux déflagrations dépend de la position du témoin : près de l'usine, les sons se seraient confondus. Que des témoins aient entendu deux bruits ne prouve donc pas qu'il y ait eu deux explosions ! Sauf s'ils étaient près de l'usine. Mais les enquêteurs n'ont pas encore recueilli de tels témoignages.

David Larousserie

Sciences & Avenir N°657

L’explosion de l’usine AZF de Toulouse
mardi 19 mars 2002 - Futura-Sciences.com

 

Tout le monde a entendu parler de cet accident meurtrier dû à une énorme explosion dans un hangar de stockage de nitrate d’ammonium déclassé. D’emblée les plus folles rumeurs ont circulé : attentat, malveillance, « simple » accident industriel ; s’est-il passé ce jour-là un accident initial à la SNPE (Société Nationale des Poudres et Explosifs) proche qui serait le facteur déclenchant ? Le nitrate d’ammonium, couramment utilisé comme engrais, est-il un explosif ou non ?

Les experts se sont aussi posés pas mal de questions. En effet il est connu que dans certaines circonstances le nitrate d’ammonium peut exploser, mais on sait aussi qu’il faut un apport d’énergie considérable pour en arriver là. En effet, chauffé à 165° C il fond, mais il faut monter à plus de 200° C avec du nitrate d’ammonium maintenu en milieu confiné pour qu’il explose. Rien de tel ne semblait pouvoir se produire sur un stockage comme celui de Toulouse.

Mais on sait aussi que les choses peuvent être différentes si le produit est mélangé à d’autres substances. En particulier les spécialistes savent qu’un mélange de nitrate d’ammonium et de fioul avait été utilisé pour le premier attentat du World Trade Center (1993) et celui d'Oklahoma City (1995). Mais là encore il faut un détonateur puissant. Lorsqu’on utilise ce mélange en travaux publics on emploie souvent un bâton de dynamite pour amorcer l’explosion. On a donc supposé à un moment que le nitrate d’ammonium avait été pollué par des hydrocarbures (huile, fioul) provenant des engins manœuvrant dans le hangar. Mais le déclenchement de l’explosion posait toujours un problème.

L’hypothèse de loin la plus vraisemblable aujourd’hui est très différente. Une autre partie de l’usine fabrique des « pastilles de chlore » pour la désinfection des piscines, en fait de l’acide trichloroisocyanurique (TCA) ou un produit voisin. On suppose que dans le quart d’heure précédent l’explosion une benne de ce produit a été déversée dans le hangar, sur le tas de nitrate d’ammonium.

Le chlore du TCA réagit avec le nitrate d’ammonium pour former, à température ambiante, du trichlorure d’azote. Ce produit est connu depuis le début du 19ème siècle pour ses propriétés explosives. C'est un liquide instable, volatil, extrêmement dangereux à manipuler car il explose très violemment dès qu’il est chauffé à 60° selon certaines sources, à 93° selon d’autres.

En réalité certains chimistes sont arrivés à obtenir sans problème l’explosion à température ambiante en utilisant un nitrate d’ammonium impur et en jouant sur les proportions des réactifs mis en œuvre. Or justement le nitrate d’ammonium stocké à l’usine AZF ne pouvait pas être pur : c’était un produit industriel déclassé et tout laisse supposer que d’autres déchets ont été entreposés dans de hangar.

Diverses supputations ont résulté du fait que plusieurs témoins ont affirmé avoir entendu deux explosions. Sans préjuger des résultats de l’expertise on peut supposer sans difficulté que la réaction a mis un certain temps avant de devenir irréversible. Un déversement dans un hangar à produits déclassés n’aboutit pas à un mélange homogène des réactifs, loin de là. Que la réaction ait eu plusieurs points d’amorçage, dont l’un a conduit à une première explosion d’importance limitée n’a rien d’étonnant.

Il faut savoir que la formation de trichlorure d’azote lors de la mise en contact de chlore (ou d’une substance pouvant dégager du chlore) et de divers composés azotés est un risque très connu. Si cette hypothèse hautement probable était confirmée par l’enquête cela signifierait qu’une énorme erreur a été commise. Il appartiendrait alors à la justice de déterminer si cette erreur relève d’une faute inexcusable au niveau des consignes de sécurité de l’usine.

Selon nos informations l’équipe d’experts sollicitée par la justice réunit chimiste, spécialiste de détonique (science des explosifs), spécialiste en électromagnétisme (en effet certains ont évoqué que l’élément initiateur aurait été un arc électrique, mais avec le trichlorure d’azote un apport extérieur d’énergie n’est pas nécessaire), spécialiste en sismique (l’explosion a été enregistrée par un sismographe situé à quelques kilomètres de l’usine). Les conclusions de cette commission sont attendues avec impatience.

Par J.P. Louvet