L’accident de Beyrouth impliquant un stockage d’ammonitrate

 lundi 5 octobre 2020

Le déroulé de l’accident de Beyrouth du 4 août 2020

Le 4 août 2020, vers 18h10 heure locale, une double explosion violente s’est produite dans la capitale libanaise de Beyrouth. Un incendie sur les quais du port se serait propagé à proximité d’un entrepôt stockant une quantité estimée à 2 750 tonnes de nitrate d’ammonium. Ce produit chimique était entreposé depuis 2014 dans le hangar n° 12 du port, a priori sans mesure de précaution particulière. Une première explosion se produit, puis une seconde très violente. Cette deuxième explosion a généré une onde de choc importante, ainsi qu’un cratère de 150 mètres de diamètre et de 43 mètres de profondeur.

Une haute colonne de fumées s’est ensuite développée, contenant les produits de décomposition de l’explosion. Différents incendies se sont également développés dans la zone touchée, mais avec des effets bien moindre que
les explosions initiales.

Les conséquences humaines et matérielles sont désastreuses, notamment du fait de la densité de l’urbanisation à proximité des installations portuaires. Près de 200 morts et plus de 6 500 blessés sont à déplorer. De plus des quartiers entiers ont été détruits ou endommagés, laissant près de 300 000 personnes sans domicile. La première estimation des dégâts atteint déjà 3 milliards de dollars.

Le produit chimique impliqué dans l’explosion : l’ammonitrate

Il convient avant tout de distinguer le nitrate d’ammonium des ammonitrates, ou « engrais azotés à base de
nitrate d’ammonium ».

D’un côté le nitrate d’ammonium pur, de formule chimique NH 4 NO 3 , contient 35% d’azote. C’est un sel utilisé
principalement dans la production d’engrais. Il s’agit également d’un composé doté d’un grand pouvoir oxydant.
C’est cette caractéristique qui fait qu’il peut être utilisé dans la composition de certains explosifs.
De l’autre les ammonitrates, constitués de granulés de nitrate d’ammonium enrobés dans un anti-agglomérant et destinés à l’agriculture.

Il faut noter que ces produits sont stables lorsqu’ils sont purs et stockés dans des conditions ambiantes normales et contrôlées. Dans ces conditions, le stockage, même à long terme, ne présente pas un risque important.

Le problème est tout autre, lorsque le produit est contaminé, même faiblement, par des impuretés ou lorsque que les conditions de stockage (humidité, température, confinement des gaz émis) ne sont pas maitrisées. Dans ces conditions, la température de décomposition est abaissée et son potentiel de réaction est multiplié. Enfin, un autre phénomène extérieur intervient : l’énergie initiale. Si elle est importante, alors la détonation qui suivra sera très violente.

Pour limiter le risque, des précautions sont prises : traçabilité des produits, test des produits, limitation des quantités dans les emballages et dans les ilots de stockage, classement ICPE pour les quantités importantes (rubriques 4701,4702 et 4703).

L’INERIS a documenté les différents risques dans une étude.

En ce qui concerne l’accident de Beyrouth, dans la limite des informations actuelles, il semble bien que les conditions de stockages (grande quantité en masse, absence de contrôle depuis plusieurs années) soient des éléments qui permettent d’envisager une dégradation du produit qui le rendait instable.

Les différents régimes d’explosion et leurs conséquences

Selon les caractéristiques du combustible (état physique, réactivité, etc…) et celles de son environnement
(présence d’obstacles, confinement, etc…), différents régimes d’explosion sont envisageables, correspondant à
différentes vitesses de combustion, et différentes conséquences accidentelles.

Une explosion peut ainsi donner lieu à :

La combustion de type déflagration est le mode de propagation de la flamme le plus couramment rencontré en industrie. Le front de flammes initialement sphérique se propage à une vitesse dépendant des caractéristiques du produit et peut accélérer en fonction des obstacles rencontrés. Une fois hors de la zone encombrée, la vitesse du front de flamme chute rapidement.

En conséquence, si des espaces suffisamment larges sont aménagés entre des zones encombrées, un front de flammes à haute vitesse ne pourra plus s’accélérer d’une zone à l’autre. Il s’agit là d’un des principes de conception des sites industriels.

Une fois initiée, une détonation maintient sa vitesse sans besoin d’obstacles. Le front de réaction est propagé par une onde de choc qui comprime le mélange combustible au-delà de sa température d’auto-inflammation. En général, la détonation nécessite un produit combustible très réactif et une énergie d’amorçage importante. Il s’agit d’une réaction de combustion auto-entretenue. Les conséquences accidentelles sont bien supérieures à une déflagration.

Dans le cas de l’accident de Beyrouth, les caractéristiques d’une détonation sont identifiables.
Les informations reprises sur différentes vidéos réalisées par des habitants et relayées par les médias, permettent d’évaluer la vitesse de l’onde de choc à une valeur proche de celle du son, confirmant ce régime d’explosion.

Il est donc raisonnable de penser que la première déflagration, qui était un initiateur très énergétique, associée aux conditions de stockage défaillantes constituent une explication logique des conséquences catastrophiques de cet accident.

Une problématique très ancienne et une accidentologie fournie

Par le passé, plusieurs autres accidents industriels ont impliqué du nitrate d’ammonium. Nous listons ci-dessous quelques accidents particulièrement significatifs.

  • Le 21 septembre 1921, à Oppau (Allemagne), 4 500 tonnes d’un mélange de nitrate et de sulfate d’ammonium ont détoné, provoquant la mort de près de 600 personnes, 2 000 blessés et des dégâts importants dans un cercle de 30 km. L’explosion a été provoquée par une cartouche de dynamite qui devait créer un front de taille dans le nitrate pris en masse, procédé couramment utilisé à l’époque.
    Il met en évidence également l’insuffisance du retour d’expérience industrielle : 2 mois auparavant, l’explosion d’un wagon de nitrate d’ammonium avait fait 19 morts en Allemagne, dans des conditions d’amorçage similaires, sans que l’on se pose la question sur la pratique du décrochage des engrais par tir d’explosif.
  • En 1947 le cargo Ocean Liberty explosait dans le port de Brest avec à son bord 3 100 tonnes de grains de nitrate d’ammonium. L’accident a fait 26 morts, près d’une centaine de blessés et détruit une partie de la ville.


Explosion de l’Ocean Liberty, 1947 (source : archives de Brest)

Plusieurs films d’époque  et documentent les dégâts causés par cette explosion.

Plus récemment, l’explosion de l’usine AZF le 21 septembre 2001 mettait également en jeu du nitrate d’ammonium. L’explosion d’un stockage dont la quantité totale a été évaluée à 300 tonnes de produit déclassé a conduit à 30 morts, 2 500 blessés et des dégâts matériels importants.

Bien que l’origine exacte de l’accident fasse encore débat, cet événement a permis des évolutions significatives dans la manière d’appréhender les risques industriels en France. On citera notamment :

– La loi du 30 juillet 2003, qui en est une conséquence réglementaire majeure. Ce texte a introduit et rendu obligatoire les Plans de Prévention des Risques Technologiques (PPRT) pour tous les établissements classés Seveso seuil haut. Cette démarche complexe a pour objectif la maîtrise de l’urbanisation autour des sites industriels français.

– La réduction du risque à la source, qui constitue un enjeu crucial des actuelles Etudes de Dangers.
Cela conduit par exemple aujourd’hui à la séparation des stockages de produits incompatibles ou encore la répartition de quantités importantes de produits dangereux en plusieurs stockages plus petits, suffisamment éloignés.

 

  • Le 12 août 2015 dans le port de Tianjin (Chine) un feu se déclare dans un entrepôt d’une entreprise qui fait du stockage et du transfert de produits chimiques dangereux (11 300 t de marchandises dont 800 t de nitrate d’ammonium, 680 t de cyanure de sodium et 290 t de nitrocellulose) sur une zone de 46 000 m². Cet incendie est suivi de 2 explosions. La seconde, beaucoup plus importante que la première, a été estimée à l’équivalent de 21 t de TNT. Le bilan humain est lourd : plus de 200 morts et de 700 blessés. Les dégâts matériels sont conséquents : 17 000 logements endommagés et l’activité du terminal méthanier voisin très affecté pendant plusieurs mois. Une pollution de l’environnement au cyanure est observée plusieurs kilomètres autour du site. Les dégâts seront estimés à 1.3 milliard d’euros.
    Selon l’enquête réalisée par les autorités chinoises, la première explosion est celle d’un container de nitrocellulose et la seconde provient d’un stock de nitrate d’ammonium, suite à la première explosion.
    Le déroulé de cet accident semble donc assez proche de celui du port de Beyrouth.

Quelle prise en compte dans les études actuelles ?

En France, les phénomènes d’explosion de nitrate d’ammonium sont identifiés, décrits et analysés en détail dans le cadre des Etudes De Dangers (EDD) que réalisent les exploitants des Installations Classées pour la Protection de l’Environnement (ICPE).

Dès lors qu’une séquence accidentelle potentielle est établie, les effets de surpression consécutifs peuvent être évalués selon plusieurs approches de simulation numérique :

  • La méthode dite de « l’équivalent TNT » ;
  • La méthode Multi-Energie ;

Les effets de surpression sont ensuite couplés avec les fréquences calculées pour les phénomènes dangereux correspondants afin de conclure sur le niveau d’acceptabilité du risque global.

Le cas échéant, des études probabilistes de type QRA (Quantitative Risk Assessment) peuvent être réalisées pour préciser le niveau de sollicitation structurel dans l’environnement pour un niveau de fréquence donné : c’est par exemple le cas des études de risque bâtiment pour déterminer le niveau de contrainte en cas d’accident (« design accidental load » – DAL).

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ODZ Consultants intervient dès les premières étapes de l’analyse des risques (identification des risques, évaluation préliminaire des risques, zonage ATEX etc.) jusqu’à la gestion de crise (Plan d’urgences, Plan d’Opération Interne, etc.) en passant par l’étude détaillée des scénarios d’accidents (modélisation des effets des phénomènes dangereux, évaluation probabiliste, etc.).

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