PRINCIPE D’UN RETARDATEUR DE FLAMME

Gérard Gomez

1) Action de l’acide sulfurique concentré sur la matière organique

Si l’on verse quelques gouttes d’acide sulfurique concentré sur quelques morceaux de sucre disposés au fond d’un bécher, on voit rapidement le sucre devenir jaune, puis s’étaler en prenant la couleur caramel, puis une vapeur blanche s’échappe de la masse brune qui se forme ; il y a augmentation de volume et la substance devient noire. Elle peut déborder du bécher et se solidifie (voir la photographie après les schémas indiquant les étapes que nous venons de décrire) :


Schémas des différentes étapes	Résultat d’une expérience

L’acide sulfurique est un agent déshydratant très puissant. Il retire les molécules d’eau du sucre.

Globalement on peut écrire

Mais l’acide sulfurique (H₂SO₄) ne fait pas flamber le sucre au sens classique ; il l’assèche (enlève l’eau) en le transformant en carbone pur.

Cette réaction est très exothermique, il y a libération de chaleur ce qui provoque une augmentation brutale de la température ; l’eau produite est vaporisée et fait gonfler le carbone ; on obtient une masse noire spongieuse et fumante.

Le carbone formé piège la vapeur d'eau et les gaz acides dégagés (SO₂, etc.), formant une colonne noire mousseuse qui sort du récipient.

On désigne cette masse noire par le mot anglais « char » qui dérive de « charcoal », un charbon obtenu par pyrolyse (chauffage en l’absence d’air) du bois.

Ce char ainsi formé, une fois dégazé par la chaleur, est très difficilement inflammable ; même chauffé très longtemps et très fort il devient incandescent sans produire de flamme.

Remarques :

-1- L’acide sulfurique n’est pas le seul à agir ainsi sur la matière organique ; on peut citer aussi l’acide phosphorique (H₃PO₄), mais l’action est moins violente.

-2- L’action déshydratante de l’acide se manifeste non seulement sur le saccharose mais sur l’ensemble des substances organiques et en particulier la cellulose, qui est un constituant pratiquement universel des végétaux.

2) Principe d’un retardateur de flamme

Lors d’un feu de forêt, une des méthodes utilisées pour essayer de contenir l’incendie est de larguer grâce à des avions ou des hélicoptères bombardiers d’eau, un retardateur de flamme, au-delà du front des flammes.

Ce retardateur agit sur les arbres et les végétaux et il se forme, au moins en surface, comme dans l’expérience décrite avec le sucre, un char qui, ne donnant pas de flamme, va stopper la propagation de l’incendie. Il est crucial que la zone traitée soit suffisamment large, afin que le vent ne puisse pousser les flammes au-delà de cette barrière protectrice.

3) Un exemple de retardateur de flamme

Phos-Chek :

Il est largement utilisé dans la lutte contre les incendies de forêt, notamment par les bombardiers d'eau.

Principaux composants :

Ø Phosphate mono-ammonium (NH₄)H₂PO₄ et phosphate di-ammonium (NH₄)₂HPO₄

Lorsqu'ils sont exposés à la chaleur ils se décomposent en acide phosphorique qui favorise la formation d'une couche de charbon (char) sur la végétation, réduisant ainsi la combustibilité et ralentissant la propagation du feu.

Ø Sulfate d'ammonium

Il complète l’action des phosphates en abaissant le point d’inflammation des matériaux végétaux et en contribuant à la formation de la couche de char protectrice ; en effet le sulfate d’ammonium se décompose à haute température, libérant des produits comme NH₃, H₂SO₄ ou des espèces apparentées.

Ces produits agissent de plusieurs façons :

NH₃ : gaz difficilement inflammable qui dilue les gaz combustibles et ralentit la combustio

H₂SO₄ : puissant agent déshydratant, qui retire l’eau des fibres végétales (cellulose, lignine) avant qu’elles ne puissent brûler efficacement.

Résultat : les matériaux végétaux commencent à se carboniser à plus basse température, sans flamme vive, ce qui donne une transition vers le char plutôt que la combustion complète.

Ø Argile attapulgite

C’est une argile naturelle fibreuse, un silicate hydraté de magnésium et d’aluminium de formule générale (Mg,Al)₂Si₄O₁₀(OH).4H₂O

Elle agit comme épaississant et agent de suspension, assurant une distribution uniforme du produit et une meilleure adhérence aux surfaces végétales.

Ø Gomme de guar

C’est aussi un agent épaississant ; il augmente la viscosité du mélange pour améliorer l’adhérence du retardateur sur la végétation et réduire le ruissellement.

La gomme de guar est composée principalement de galactomannane, une fibre végétale soluble et acalorique. Le galactomannane est un polymère linéaire composé d’une chaîne de monomères de mannose (β-D-mannopyranose) à laquelle sont ramifiés, par un pont 1-6, des unités de α-D-galactopyranose.

Motif du polymère gomme de guar

Le ratio entre le mannose et le galactose est de 2 pour 1, ainsi en moyenne une unité de galactose est ramifiée tous les deux mannoses sur la chaîne. Par comparaison, il est de 4 pour 1 pour la gomme de caroube et 3 pour 1 pour la gomme tara.

Ø Colorants

En général rouge vif ; ils permettent de visualiser les zones traitées depuis les airs, ce qui évite le chevauchement et optimise le traitement.