Explosivité des poussières

Le processus d'explosion et les matières dangereuses

Dernière modification: 14/08/2026

Il existe plusieurs idées reçues concernant le danger que peuvent représenter les poussières combustibles. En voici quelques-unes :

  • Les explosions de poussières ne se produisent que dans les mines de charbon et les silos à grains.
  • Une grande quantité de poussière est nécessaire pour provoquer une explosion.
  • Les explosions de gaz sont toujours beaucoup plus violentes que les explosions de poussières.
  • Supprimer l’oxygène rend automatiquement la situation sûre.
  • Il n’y a aucun problème si la poussière n’est pas visiblement en suspension dans l’air.

Je suis d’accord : il s’agit bien d’idées reçues. Cependant, comme me l’a dit un collègue il y a de nombreuses années : « Si toutes les poussières décrites comme dangereuses, dans les analyses de risques que je lis, étaient réellement aussi dangereuses, la NASA aurait choisi d’aller sur la Lune avec une fusée propulsée par de la poussière ! »

L’idée derrière cette plaisanterie est que, même si les dangers liés aux poussières combustibles sont bien réels, il existe également une tendance à surestimer le risque, car les évaluations reposent généralement sur des critères qualitatifs.

Il existe une littérature abondante sur les explosions de poussières, dont une grande partie repose sur des recherches expérimentales solides. La NFPA a récemment publié une excellente norme qui traite le sujet de manière très complète :

NFPA 660:2025 – Standard for Combustible Dusts and Particulate Solids

La NFPA 660 est une norme consolidée qui regroupe des exigences auparavant réparties entre plusieurs normes NFPA relatives aux poussières combustibles, notamment la NFPA 652 – Standard on the Fundamentals of Combustible Dust, ainsi qu’un certain nombre de normes spécifiques à certains secteurs industriels ou types de matériaux.

Lorsqu’on évalue le risque d’explosion provoqué, par exemple, par une fuite de gaz provenant du skid d’alimentation en gaz d’un four, les normes techniques fournissent des méthodes quantitatives relativement bien définies. Les débits de fuite peuvent être calculés à l’aide d’équations issues de la mécanique des fluides et de la thermodynamique.

Dans le cas des poussières, la situation est souvent assez différente. L’évaluation repose beaucoup plus fréquemment sur des critères qualitatifs et sur le jugement technique.

Un exemple souvent cité est celui d’une couche relativement mince de poussière combustible — parfois décrite comme une couche suffisamment épaisse pour pouvoir y écrire son nom avec un doigt — qui peut représenter un danger important si cette poussière est remise en suspension dans l’air.

Ce type de critère est utile pour identifier des situations potentiellement dangereuses. Cependant, lorsqu’il est appliqué sans tenir suffisamment compte des conditions réelles du procédé, des caractéristiques de la poussière, des quantités présentes, de la probabilité de mise en suspension et des sources d’inflammation, il peut conduire les praticiens à surestimer le risque réel d’explosion.

Cela étant dit, le mécanisme de base d’une explosion de poussières est assez facile à comprendre à partir de l’expérience quotidienne.

Tout matériau solide susceptible de brûler brûlera généralement d’autant plus rapidement que son degré de fragmentation est élevé. Un morceau de bois, une fois enflammé, brûle relativement lentement et libère son énergie sur une période relativement longue. Si ce même bois est découpé en petits morceaux, la combustion devient plus rapide, car la surface totale exposée à l’air augmente.

Si la fragmentation se poursuit jusqu’à produire de très petites particules — typiquement de l’ordre de fractions de millimètre — et que celles-ci sont dispersées dans l’air à une concentration appropriée, la surface disponible devient extrêmement importante. La combustion peut alors se produire très rapidement et l’énergie nécessaire à l’inflammation peut devenir très faible.

Si cette combustion rapide d’un nuage de poussières en suspension provoque une montée en pression suffisamment rapide, il se produit une déflagration de poussières et, notamment en présence d’un confinement, potentiellement une explosion de poussières.

Les matériaux susceptibles de provoquer des explosions de poussières combustibles comprennent notamment :

  • Les matières organiques naturelles : farine, bois, textiles, sucre, etc.
  • Les matières organiques synthétiques : matières plastiques, pigments organiques, pesticides, composés pharmaceutiques, etc.
  • Le charbon et la tourbe
  • Les métaux : aluminium, magnésium, titane, zinc, fer, etc.

La densité de la poudre pour le mélange à exploser

La Fig. 7.2 montre la plage de concentrations explosives d’une poussière organique naturelle typique, telle que la farine de maïs, dispersée dans l’air à température ambiante et à pression atmosphérique. Cette plage est relativement étroite et s’étend sur moins de deux ordres de grandeur, approximativement de 100 g/m³ à 2 kg/m³.

Les limites d’explosivité varient sensiblement d’une poussière à l’autre. Par exemple, une poussière de zinc peut présenter une concentration minimale explosible d’environ 500 g/m³.

Les nuages de poussières explosibles présentent une densité optique très élevée, même à des concentrations proches de la limite inférieure d’explosivité. La Fig. 7.2 l’illustre en comparant la plage de concentrations explosives avec les concentrations de poussières beaucoup plus faibles généralement associées à l’exposition professionnelle et à l’hygiène du travail. Ces concentrations admissibles de poussières en suspension dans l’air sont généralement inférieures de trois à quatre ordres de grandeur à la concentration minimale nécessaire pour provoquer une explosion de poussières.

En d’autres termes, les concentrations de poussières qui peuvent déjà être considérées comme excessives ou inacceptables sur un lieu de travail — et qui font donc l’objet de contrôles en matière d’hygiène professionnelle — sont très inférieures aux concentrations normalement nécessaires pour former un nuage de poussières explosible.

Cela conduit à une règle générale utile lors de l’évaluation de la probabilité de formation d’une atmosphère explosive :

Une atmosphère explosive gazeuse est souvent attendue à l’extérieur de la canalisation ou du récipient qui contient le gaz, à la suite d’une fuite, tandis qu’une atmosphère explosive poussiéreuse est plus fréquemment attendue à l’intérieur des équipements de procédé, où des concentrations de poussières suffisamment élevées peuvent facilement se produire.

Il convient toutefois de considérer cette règle comme un principe général et non comme une règle absolue, car des nuages de poussières explosibles peuvent également se former à l’extérieur des équipements à la suite de rejets, de la remise en suspension de dépôts ou de dispersions secondaires.

Par conséquent, la concentration minimale explosible (MEC – Minimum Explosible Concentration) — qui peut être considérée comme correspondant approximativement à la limite inférieure d’explosivité exprimée en concentration massique pour les poussières — représente déjà un nuage de poussières de densité optique très élevée. De telles concentrations sont donc peu susceptibles de se produire de manière continue ou régulière dans des zones de travail normalement occupées.

La Fig. 7.3 illustre la forte densité optique associée aux nuages de poussières explosibles, sur la base d’une règle empirique attribuée à Intelmann et citée par Zehr (1965) :

« Considérez une ampoule de 25 W observée à travers le nuage de poussières depuis une distance de 2 m. Si l’ampoule n’est plus visible, la concentration de poussières dépasse environ 40 g/m³. »

Cette concentration est déjà du même ordre de grandeur que, tout en restant inférieure à, la MEC de nombreuses poussières combustibles.