Les agents mouillants dans la lutte anti-incendie
L’eau a toujours été utilisée comme agent universel d’extinction des feux, mais elle ne constitue pas nécessairement la meilleure option pour toutes les situations ni pour certaines classes de feux. Ses propriétés physico-chimiques peuvent être considérablement optimisées par l’adjonction d’additifs. Les agents mouillants, par exemple, sont des additifs qui lui permettent de s’infiltrer au cœur des combustibles solides les plus denses, là où elle ne ferait que ruisseler en surface.
La mouillabilité
Les illustrations montrent comment se comporte une goutte d’un liquide lorsqu’elle est en contact avec une matière poreuse. Elles mettent en évidence le phénomène de mouillabilité, c’est à dire la capacité d’un liquide à s’étaler ou non sur une surface solide.
1. Mouillabilité nulle
Ici la mouillabilité est mauvaise : Le liquide refuse de s’étaler. Il se recroqueville sur lui-même pour former une petite bille (une perle). De ce fait il n’y a aucune pénétration de celui-ci dans le solide qui, pourtant, présente de nombreuses cavités qui permettraient cette infiltration.
2. Mouillabilité moyenne
Ici la mouillabilité est plus forte. La goutte bleue n’est plus une bille parfaite. Elle commence à s’affaisser et à s’étaler sur le support solide. Elle accepte de se poser davantage sur la surface. De ce fait le liquide descend à l’intérieur des cavités du solide. Il y a une véritable accroche entre le liquide et le solide.
3. Mouillabilité forte
Ici, la mouillabilité est très forte. La goutte bleue a presque disparu en tant que boule. Elle s’est très aplatie pour former une fine couche sur le solide. Elle cherche à couvrir le plus de surface. Le liquide descend de façon importante dans le solide via ses cavités.
4. Mouillabilité totale
Il n’y a plus de goutte du tout. Le liquide forme maintenant un film continu et plat sur toute la surface. Le liquide a complètement gagné la surface : il s’étale au maximum pour la recouvrir intégralement. De ce fait toutes les cavités se remplissent d’eau.
La tension superficielle
Imaginons que le liquide est composé d’une multitude de petites billes (les molécules) qui s’attirent toutes entre elles :
- Au cœur du liquide : une molécule est entourée de voisines de tous les côtés. Elle est tirée de manière égale dans toutes les directions. Elle est parfaitement équilibrée.
- À la surface : une molécule n’a pas de voisines au-dessus d’elle (il n’y a que de l’air). Elle est donc uniquement attirée par les molécules situées en dessous et sur les côtés.
On définit donc la notion de tension superficielle comme une force qui fait se comporter la surface d’un liquide comme une membrane élastique tendue.
En physique, la nature cherche toujours à économiser son énergie.
À la surface d’une goutte, les molécules d’eau n’ont pas de voisines au-dessus d’elles : elles sont inconfortables et coûtent plus d’énergie au liquide. Pour réduire ce coût au strict minimum, l’eau cherche à réduire sa surface au plus petit volume possible.
C’est pourquoi les gouttes deviennent rondes : la sphère est la seule forme géométrique qui offre la plus petite surface extérieure pour une quantité d’eau donnée.
L’action de l’agent mouillant
L’agent mouillant appartient à la classe des tensioactifs. Quand on l’ajoute à l’eau, ses molécules viennent s’intercaler entre les molécules d’eau de la surface et coupent leur attraction réciproque1L’eau pure, c’est comme une foule de personnes qui se tiennent fermement par la main. Quand on ajoute le tensioactif, c’est comme si des gens venaient s’intercaler les bras écartés : tout le monde reste à proximité, mais il devient impossible de serrer les rangs.. Elles brisent la peau de la goutte. La goutte s’effondre et s’étale. Libérée de sa peau, elle peut enfin épouser les moindres porosités du matériau et s’infiltrer rapidement au cœur de la matière au lieu de ruisseler à la surface.
Eau sans additif
Eau avec ajout d’agent mouillant (tensioactifs)
Action moussante
La plupart des additifs modernes (appelés additifs de Classe A ou mouillants-moussants) combinent les deux propriétés mouillante et moussante2Les détergents sont constitués de tensioactifs.. La manifestation de l’effet moussant dépend principalement du dosage et du matériel de projection utilisé.
En fonction du dosage (concentration)
- Effet mouillant prédominant (Faible dose : 0,1 % à 0,3 %) : Le produit agit principalement pour casser la tension superficielle de l’eau. L’eau s’étale et s’infiltre en profondeur sans générer de mousse significative (idéal pour les feux de végétation, paille, tourbe ou feux couvant en profondeur).
- Effet moussant déclenché (dose plus élevée : 0,5 % à 1 % et plus) : la quantité de tensioactifs devient suffisante pour retenir l’air et commencer à former un tapis de mousse stable.
Pour lutter contre des feux plus spécifiques comme des feux d’hydrocarbures, les sapeurs-pompiers utilisent un autre additif plus adapté et plus émulseur. Ce dernier nécessite un brassage mécanique avec de l’air et l’utilisation d’une lance à mousse (voir notre article).
L’utilisation de l’agent mouillant dans la lutte contre les incendies
Les sapeurs-pompiers
Les feux concernés
L’agent mouillant est l’additif le plus utilisé au quotidien par les sapeurs-pompiers. En modifiant les propriétés physiques de l’eau, il décuple son pouvoir d’extinction
Il est utilisé à de très faibles concentrations, généralement entre 0,1 % et 0,7 % (seulement 1 à 7 litres d’additif pour 1000 litres d’eau). On parle parfois d’eau doppée.
L’agent mouillant est strictement réservé aux feux de classe A (feux de solides), en particulier les combustibles denses, qui couvent ou fibreux. La classe A regroupe les feux de matériaux solides dits secs ou braisants. Ce sont les incendies les plus courants, notamment dans les habitations, la nature et les entrepôts :
L’usage d’agent mouillant est capital sur un feu d’entrepôt. Les matières stockées y créent des feux profonds et très intenses. Mais le prudence est de mise du fait d’interactions possibles de l’additif utilisé avec les produits et matières stockées.
Le matériel utilisé
La technologie d’injection directe de l’additif est devenue commune pour les engins-pompes des sapeurs-pompiers (fourgon-pompe tonne, camion-citerne feux de forêt…). Le produit additif est aujourd’hui injecté directement dans la veine d’eau via un doseur automatique intégré à l’équipement hydraulique incendie du véhicule.
Cet additif est stocké dans un réservoir annexe, et non pas dans la cuve principale, et est injecté en pression dans les établissements de tuyaux, grâce à une pompe électrique ou par un procédé mécanique entraîné par le débit d’eau d’extinction, à un débit régulé de manière à doser l’apport en continu. L’ajustement es piloté par un panneau de commande situé en face arrière des engins-pompes.
Les principaux systèmes qui équipent les engins-pompes ont pour désignation triton, salamandre…(CTD Group ou CTD), CityMousse (Task Force Tips ou TFT), FireDos…
Utilisation par les bombardiers d’eau
Un Canadair peut embarquer un agent mouillant dans une réserve dédiée (environ 320 litres) pour l’injecter dynamiquement dans l’eau écopée.
En diminuant la tension superficielle de l’eau, celle-ci peut passer la couche grasse qui recouvre la végétation.
L’eau s’infiltre donc plus profondément dans la végétation dense et le sol en humus, étouffant ainsi les foyers qui couvent en profondeur.
Par ailleurs, mélangé à l’air lors du largage, le mouillant forme une fine couche de mousse qui reste accrochée aux branches et aux troncs, retardant l’évaporation et créant une barrière thermique. A ne pas confondre cependant avec l’agent retardant (ce fameux produit rouge) qui est un autre agent spécifique avec une action particulière.
Composition des agents mouillants
Les additifs mouillants modernes tirent leur efficacité de la synergie entre tensioactifs anioniques et non-ioniques.
Un tensioactif est dit ionique lorsqu’il porte une charge électrique dans l’eau, et plus précisément anionique si cette charge est négative.
Cette combinaison offre une réponse ciblée selon le combustible : là où les anioniques permettent une imprégnation profonde des matériaux poreux classiques (bois, paille, carton), les non-ioniques forcent le passage sur les surfaces hautement hydrophobes (écorces résineuses, plastiques, pneus) que l’eau pure n’arrive pas à mouiller.
Formulés avec des co-solvants pour garantir une dissolution instantanée — y compris dans l’eau dure ou salée —, ces cocktails moléculaires effondrent la tension superficielle de l’eau, assurant un refroidissement rapide au cœur du foyer tout en réduisant considérablement les volumes d’eau nécessaires.
Action des composants non ioniques
Ils améliorent surtout l’étalement, en particulier sur les surfaces hydrophobes (qui n’aiment pas l’eau).
Action des composants anioniques (chargés négativement)
Ce sont les plus courants et jouent souvent le rôle principal de moussant et de réducteur de tension superficielle.
D’autres composants peuvent être ajoutés à la formulation pour la stabiliser et améliorer la compatibilité des différents tensioactifs.
Et l’environnement ?
L’impact environnemental d’un agent mouillant dépend de sa formulation et de son utilisation. La biodégradabilité des tensioactifs, leur écotoxicité, la présence éventuelle de substances persistantes ainsi que la gestion des eaux d’extinction doivent être prises en compte.
La protection de l’environnement fait partie de la réflexion opérationnelle des sapeurs-pompiers. Les mesures mises en œuvre sont adaptées à la nature du sinistre, aux produits impliqués, aux volumes d’eau engagés et à la configuration des lieux. L’agent mouillant n’est utilisé que lorsqu’il présente un intérêt opérationnel, en fonction notamment du combustible et du type de feu, et toujours dans le respect des concentrations préconisées par le fabricant : un surdosage n’améliore pas nécessairement l’efficacité de l’extinction et augmente inutilement les rejets.
Les dispositifs de dosage et d’injection doivent également être correctement réglés et entretenus. Lorsque les circonstances le permettent, les sapeurs-pompiers cherchent enfin à limiter les rejets d’eaux d’extinction contaminées vers les réseaux d’eaux pluviales, les fossés, les cours d’eau ou les sols perméables, notamment au moyen de dispositifs de confinement et d’obturation adaptés, en coordination si nécessaire avec l’exploitant du site et les services compétents.
Pour réduire l’impact environnemental des interventions, les industriels, de leur côté, font évoluer leurs formules vers des additifs mouillants écologiques, garantissant l’extinction sans recourir au fluor ou aux composants chimiques persistants.
A savoir
Les additifs mouillants sont également utilisés dans d’autres contextes : dans l’industrie textile par exemple, dans les teintureries, pour améliorer la pénétration des teintures. On utilise aussi des additifs mouillants en blanchisserie pour améliorer la pénétration des agents lavants au cœur des fibres. Dans ce cas on parle plutôt de tensio-actifs…
Notes
| ↑1 | L’eau pure, c’est comme une foule de personnes qui se tiennent fermement par la main. Quand on ajoute le tensioactif, c’est comme si des gens venaient s’intercaler les bras écartés : tout le monde reste à proximité, mais il devient impossible de serrer les rangs. |
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| ↑2 | Les détergents sont constitués de tensioactifs. |