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# Le verdissement des produits de ressuage : une approche éco-responsable pour le contrôle non-destructif

Alain Moretti-Cartaillac¹, Fabienne Héron¹*

¹BABBCO, France

*corresponding author, E-mail: fheron@babbco.fr

## Résumé

Les défis actuels dans l'utilisation des méthodes de contrôle non destructif (CND) non instrumentales telles que le ressuage ou la magnétoscopie gravitent autour de la réduction des déchets, de la pollution, les aspects liés à l'hygiène et à la sécurité, ainsi que le coût global et la pérennité de la disponibilité des produits.

Des pictogramme H&S comme 'GHS 08' doivent disparaître, une simplification de la gestion du traitement des déchets doit s'opérer. Les consommables proposés doivent également s'inscrire dans des démarches de dérisquage pour une disponibilité mondiale notamment pour le secteur aéronautique, éclaté en termes de sites de productions.

Les consommables 'biodégradables' apportent des solutions en ressuage ; il est utile pour les décideurs de connaitre, au-delà de l'appellation, ce qu'est un produit annoncé comme tel et comment aborder la problématique de la réduction des traitements des effluents, poste coûteux et non productif.

Les tests et normes utiles pour décrire, mesurer, et réglementer la biodégradation sont diverses, le secteur du CND utilise la norme ISO 9888 et le test OCDE 302B (Organisation de coopération et de développement économiques) qui s'applique aux matières dissoutes dans l'eau, comme les effluents de ressuage - après le rinçage-de l'excès de pénétrant directement lavable à l'eau et non aux produits purs. Cela se limite aux pénétrants non à post-émulsion et sans base pétrole : la base des produits biodégradable est ainsi aqueuse ou à tensioactifs synthétiques solubles. Les pénétrants à pré-émulsion sont exclus. L'absence de distillat pétrolier s'émulsionnant au rinçage est bénéfique aux mentions de la Fiche de Données de Sécurité avec la disparition du pictogramme GHS08 'danger pour la santé' et mentions de dangers associées. Le remplacement du pétrole se fait par des bases aqueuses ou de synthèse. Les bases aqueuses ne rendent pas forcément le pénétrant moins cher car l'eau étant un mauvais agent capillaire, il faut fortement la

'doper' pour que le pénétrant soit efficace et résiste au sur-lavage lors du rinçage ... à l'eau ! D'autres problématiques de mouillabilité et de rétraction des pénétrants biodégradables peuvent exister ; l'utilisation de pénétrants biodégradables nécessite des préparations de surface plus poussées qu'avec des pénétrants classiques ce qui est un désavantage. L'avantage se situe au niveau des rejets, le principe de biodégradation est le fractionnement des chaines moléculaires, jusqu'aux niveaux CO₂ et H₂O, des substances du pénétrant - essentiellement composés de carbone et d'hydrogène – par oxydation et dégradation par des bactéries qui s'en nourrissent. Ces bactéries vivent dans l'eau et sont utilisées dans les stations d'épurations publiques (STEP) : l'industriel peut demander une autorisation ou une convention de rejet. Il ne faut évidemment pas rejeter en pleine nature : ça ne fonctionnera pas !

Les chiffres et unités permettant d'évaluer la biodégradabilité sont la Demande Chimique en Oxygène (DCO, représentant la totalité de la matière organique oxydable), la demande biologique en oxygène en 5 jours (DBO5, représentant la capacité des bactéries à dégrader rapidement les produits qui leur sont présentés), et la dégradation de la majorité de l'effluent en 7j ainsi que de sa quasi-totalité en 27j maximum.

Selon le niveau de charge supportée (débit maximum, résultats de dépollution, capacité en Équivalent Habitant versus la charge entrante) la STEP peut délivrer une convention ou une autorisation de rejet, qui sera surveillée.

## 1. Introduction

Le verdissement des produits de ressuage fait référence à l'adoption de pratiques plus durables et respectueuses de l'environnement dans la fabrication et la commercialisation des produits. Il s'agit de réduire l'empreinte écologique des produits tout au long de leur cycle de vie, de leur conception à leur élimination.
Les produits biodégradables sont devenus courants dans de nombreux domaines et industries (telles que
l'aérospatiale, l'automobile, la construction navale, l'industrie pétrolière et gazière, le nucléaire, le médical, l'alimentaire ainsi que la fabrication de produits métalliques entre autres), et le ressuable n'échappe pas à cette tendance.

Le concept de biodégradabilité a été abordé pour la première fois et a gagné en importance lors d'une réunion Green-Testing en 2010/2011, dans le cadre du projet européen Life visant à rendre les contrôles non destructifs (CND) plus respectueux de l'environnement.

Le ressuable reste une méthode majeure dans l'industrie grâce à sa sensibilité adaptable, sa polyvalence technique, son contrôle abordable et sa reproductibilité. Cependant, il présente également des inconvénients liés à la gestion des produits utilisés et à leur impact environnemental. L'utilisation de produits de ressuable biodégradables offre une alternative prometteuse pour résoudre ces problèmes.

## 2. Ressuage

### 2.1. Une méthode toujours très répandue

Le ressuable est une méthode de contrôle non destructif largement utilisée dans de nombreuses industries. Ses nombreux avantages comprennent une adaptabilité au sujet avec différents niveaux de sensibilité (5 niveaux en fluorescent et 2 niveaux en coloré), une grande polyvalence avec des techniques fluorescente et colorée, l'utilisation d'eau avec ou sans émulsifiant ou de solvant, et le développement en voie sèche ou humide avec différents types d'éclairage (blanc, UV-A, bleu). Toutes les étapes du process par ressuable laissent la possibilité à un certain nombre de modifications et de paramétrages qui permettent une réelle adaptabilité au type de pièce (forme, taille, état de surface, complexité de la forme de la pièce, ...) à contrôler.

La facilité de contrôle abordable et efficace, ainsi que la reproductibilité et l'homogénéité des résultats entre les fournisseurs, font du ressuable une méthode largement établie. De plus, la collaboration entre les acteurs de la normalisation a permis la création de documents robustes (ASTM, ISO, EN, ASME, ...) pour des processus facilement auditables.

La très grande majorité des certificats émis par la COFREND (Confédération française pour les essais non destructifs) le sont pour le ressuable. En 2021, selon les informations de la COFREND [1], le ressuable représentait plus du tiers des certificats avec 37.6%, suivi par les ultrasons à 17.36%.

Cela montre bien l'importance de cette méthode et la nécessité d'agir à tous les niveaux (fabricants et utilisateurs) pour en limiter l'impact environnemental, comme il sera sans doute également nécessaire pour les méthodes instrumentales qui utilisent des appareils électriques et électroniques en majorité et qui ne sont pas non plus neutre dans leur impact environnemental.

### 2.2. Inconvénients

Le process du ressuable implique l'application d'un pénétrant (fluorescent ou rouge) sur la surface d'un matériau. Le liquide pénétrant pénètre dans les discontinuités de surface par capillarité. Après un temps de pénétration approprié, l'excès de pénétrant est nettoyé de la surface, et un révélateur est appliqué pour faire ressortir les indications identifiant des discontinuités. Les indications peuvent être observées visuellement, ce qui permet de détecter les défauts et de prendre les mesures nécessaires pour les réparer ou les éliminer.

Cela signifie que seule une petite quantité de pénétrant, généralement quelques parties par million (ppm) du volume total, reste dans la discontinuité et est nécessaire et suffisant pour contrôler la pièce.

Pour éliminer l'excès de pénétrant à la surface, de grandes quantités d'eau sont utilisées, diluant ainsi le pénétrant à une concentration d'environ 0,5 %.

Des systèmes de filtration ou de recyclage coûteux et non productifs peuvent être nécessaires pour traiter ces effluents. Ces systèmes tels que les charbons actifs, l'évapoconcentration sous vide ou la floculation par exemple, sont souvent utilisés pour gérer les effluents aqueux générés par cette méthode. Le but dans chacun de ces trois systèmes de traitement précédemment cités, est de séparer l'eau de ses polluants afin de pouvoir recycler l'eau ainsi récupérer éventuellement et de fait de ne devoir payer le cout de traitement de déchets que de la partie concentrée des polluants. Ceci a le mérite de diminuer grandement déjà la quantité de déchets à traiter mais peut s'avérer très encombrante en plus d'être très couteuse en soi.

Dans le pire des cas, l'eau polluée est détruite par incinération sans être traitée.

Les produits de ressuable biodégradables offrent une alternative à ces processus, permettant de simplifier la gestion et le traitement des effluents tout en réduisant les coûts globaux et présentant des avantages en termes d'environnement, d'hygiène et de sécurité.

### 2.3. Limiter les risques de rupture

Un objectif important pour le ressuable, afin d'en assurer la pérennité pour les utilisateurs, est de proposer des produits de ressuable à moindre risque de rupture.

Cela implique la sélection de matières premières de qualité suffisante, disponibles auprès de plusieurs sources pour éviter les risques de rupture d'approvisionnement.

Il est également préférable de disposer de plusieurs usines de fabrication des produits de ressuable, si possible sur différents continents (limitation de l'impact d'évènements climatiques notamment) afin de diluer les risques de rupture logistique. Cela permet également de livrer au plus près de ses clients et de limiter là aussi l'impact environnemental par des transports limités.
## 3. Biodégradation

### 3.1. Principe de base

Le principe de la biodégradation est le processus par lequel des micro-organismes, tels que les bactéries, les champignons et les enzymes, décomposent des substances organiques complexes en éléments plus simples. Ces micro-organismes utilisent les substances organiques comme source de nourriture et les décomposent en composés plus simples, tels que le dioxyde de carbone ($CO_2$), l'eau ($H_2O$) et les minéraux.

La biodégradation peut se produire naturellement dans l'environnement, où les micro-organismes présents dans le sol, l'eau ou l'air dégradent les matières organiques. Elle peut également être exploitée dans des processus industriels pour traiter les déchets, les eaux usées et les produits chimiques.

Le processus de biodégradation dépend de plusieurs facteurs, tels que la composition chimique de la substance à dégrader, les conditions environnementales telles que la température, l'humidité et le pH, ainsi que la disponibilité des micro-organismes appropriés. Certains matériaux se biodégradent plus facilement que d'autres, tandis que d'autres peuvent nécessiter des conditions spécifiques ou l'ajout de micro-organismes spécialisés pour se dégrader efficacement.

Le test le plus couramment utilisé pour évaluer la biodégradation des produits de ressuage est l'essai 302B[2] de l'OCDE (Organisation de coopération et de développement économiques), repris dans la norme ISO 9888.

Il s'agit d'une méthode d'évaluation, en milieu aqueux, de la biodégradabilité ultime et, pour complément d'information, de la biodégradabilité primaire et de l'élimination complète de l'eau des composés organiques à une concentration donnée, sous l'action de micro-organismes aérobie.

Ce test ne s'applique qu'aux matières organiques carbonées dissoutes, ce qui signifie que seules les matières premières solubles dans l'eau peuvent être utilisées dans la formulation des produits de ressuage biodégradables à 100%. Le principe de la biodégradation repose sur l'oxydation des constituants, tels que les tensio-actifs, la base et les additifs, par les bactéries. Tous les atomes de carbone et d'hydrogène sont oxydés pour produire du $CO_2$ et de l'eau. Ainsi, pour que les micro-organismes puissent dégrader les molécules de manière efficace, tous les ingrédients doivent être totalement ou partiellement en solution, sous forme de microémulsions ou d'émulsions micellaires, excluant ainsi l'utilisation de pénétrants à base de pétrole.

### 3.2. Formulation

La formulation de produits biodégradables implique l'utilisation de matières premières et d'ingrédients qui sont facilement dégradables par des micro-organismes dans des conditions naturelles.

Cela commence par le choix des matières premières. Il faut opter pour des matières premières d'origine naturelle et renouvelable, telles que les produits végétaux, les huiles naturelles ou les polymères biodégradables et éviter les matériaux synthétiques non biodégradables, tels que les substances à base de pétrole. Il faut bien évidement tenir compte également de la dégradabilité des ingrédients en sélectionnant des ingrédients qui sont biodégradables et se décomposent facilement dans l'environnement. Cela peut inclure des tensioactifs biodégradables, des solvants naturels, etc.

Les tensioactifs utilisés dans les pénétrants doivent être répertoriés comme biodégradables dans le "detergent guide" pour assurer une biodégradabilité théoriquement bonne. Cependant, il est important de faire tester réellement le pénétrant selon les tests normalisés tels que l'OCDE 302B ou l'ISO 9888 (test Zahn-Wellens). Les pénétrants à base de pétrole en émulsion ne sont pas adaptés à ces tests car leur tolérance à l'eau est inférieure à 10 %. Il est donc préférable de parler de pénétrants lavables à l'eau plutôt que de pénétrants pré-émulsionnés. De plus, l'absence de distillats pétroliers dans les pénétrants biodégradables permet l'élimination du pictogramme GHS 08 lié aux dangers pour la santé.

### 3.3. Paramètres d'évaluation

Les critères de biodégradation reposent sur des phénomènes oxydatifs existants, tels que la demande chimique en oxygène (DCO) et la demande biologique en oxygène (DBO5).

La DCO (Demande Chimique en Oxygène) et la DBO5 (Demande Biologique en Oxygène pendant 5 jours) sont deux paramètres utilisés pour mesurer la pollution organique dans l'eau. Ces paramètres sont couramment utilisés dans le domaine de l'analyse de l'eau pour évaluer la qualité et la charge polluante des eaux usées et des effluents.

La DCO mesure la quantité totale d'oxygène nécessaire pour oxyder chimiquement les substances organiques présentes dans un échantillon d'eau. Elle est exprimée en milligrammes d'oxygène par litre (mg/L) ou en grammes d'oxygène par litre (g/L). La DCO est un indicateur de la quantité globale de matière organique présente, qu'elle soit biodégradable ou non. Elle mesure la pollution organique totale et ne fait pas de distinction entre les substances facilement biodégradables et celles qui sont plus récalcitrantes.

La DBO5, en revanche, mesure la quantité d'oxygène consommée par les micro-organismes lors de la dégradation biologique des matières organiques présentes dans un échantillon d'eau, sur une période de 5 jours à une température contrôlée de 20 °C. Elle est également exprimée en mg/L ou en g/L. La DBO5 est considérée comme une mesure de la pollution organique biodégradable, car elle ne prend en compte que les
matières organiques qui peuvent être dégradées par les micro-organismes présents dans l'eau.

En général, la DBO5 est un paramètre plus spécifique et plus proche de la réalité biologique de la dégradation des matières organiques que la DCO. Cependant, la DCO est plus rapide et moins coûteuse à mesurer, ce qui en fait un outil précieux dans de nombreux domaines de l'analyse de l'eau, notamment pour le suivi des effluents industriels et le contrôle des processus de traitement des eaux usées.

Il convient de noter que la DBO5 et la DCO sont des paramètres complémentaires et qu'il est courant de mesurer les deux pour obtenir une évaluation plus complète de la pollution organique dans l'eau.

Le rapport DCO/DBO5 est utilisé pour évaluer la biodégradabilité des substances organiques dans un échantillon d'eau. Si le rapport est élevé, cela indique une plus grande proportion de substances récalcitrantes par rapport aux substances biodégradables, ce qui peut indiquer une charge polluante plus difficile à éliminer par les processus de traitement biologique. En revanche, si le rapport est faible, cela indique une plus grande proportion de substances biodégradables, ce qui suggère une charge polluante plus facilement éliminable par les processus de traitement biologique.

Le rapport DCO/DBO5 est un outil utile pour évaluer l'efficacité des processus de traitement des eaux usées, car il peut aider à identifier les problèmes potentiels de biodégradabilité et à ajuster les méthodes de traitement en conséquence. Cependant, il est important de noter que le rapport DCO/DBO5 doit être interprété avec prudence, car il peut varier en fonction de la nature spécifique de la pollution organique et des caractéristiques de l'échantillon d'eau.

Les produits de ressillage biodégradables doivent répondre à des critères stricts de biodégradation, notamment une dégradation minimale de 70 % en 7 jours, y compris une phase d'acclimatation de moins de 2 jours, et une dégradation minimale de 90 % en 28 jours (exigences supplémentaires contraignantes pour les mélanges).

# 4. Les stations de traitement des eaux polluées (STEP)

## 4.1. Définition

Une station de traitement des eaux usées (STEP) est une installation conçue pour traiter les eaux usées avant leur rejet dans l'environnement. Les eaux usées comprennent les eaux provenant des habitations, des industries et des entreprises, ainsi que les eaux pluviales qui se mélangent à ces eaux dans les systèmes d'égouts.

Le processus de traitement des eaux usées dans une STEP vise à éliminer les contaminants et à rendre les eaux usées propres avant de les renvoyer dans les cours d'eau ou de les réutiliser à d'autres fins.

Voici les principales étapes du traitement des eaux usées dans une station de traitement :

* Prétraitement : Les grosses particules solides sont éliminées à l'aide de grilles et de dégrilleurs pour éviter d'endommager les équipements ultérieurs.

* Traitement primaire : Les particules solides plus fines se déposent au fond d'un bassin de décantation où elles forment un matériau appelé boues primaires. Ces boues sont ensuite retirées pour être traitées ultérieurement.

* Traitement biologique : Les eaux usées passent par un processus biologique où des microorganismes dégradent les matières organiques présentes dans l'eau. Cela se fait généralement dans des bassins d'aération où les bactéries et autres organismes se nourrissent des contaminants.

* Traitement secondaire : Les eaux usées passent par un autre bassin de décantation où les boues biologiques se déposent. Ces boues sont ensuite retirées et traitées séparément.

* Traitement avancé : Dans certaines STEP, il peut y avoir des étapes supplémentaires pour éliminer davantage de contaminants, tels que la filtration à travers des membranes ou l'utilisation de processus chimiques avancés.

* Désinfection : Avant d'être rejetées ou réutilisées, les eaux usées sont souvent désinfectées pour tuer les agents pathogènes restants. Cela peut être fait en utilisant des produits chimiques tels que le chlore ou par exposition à des rayonnements ultraviolets.

* Élimination des boues : Les boues provenant des différentes étapes du traitement sont généralement épaissies, déshydratées et traitées pour en réduire le volume avant d'être éliminées ou réutilisées, par exemple, comme engrais agricole.

Il convient de noter que les étapes et les processus spécifiques peuvent varier d'une STEP à une autre en fonction des réglementations locales, de la capacité de traitement et des exigences environnementales. Les stations de traitement des eaux usées jouent un rôle essentiel dans la préservation de la qualité de l'eau et de l'environnement en traitant les eaux usées avant leur retour dans la nature.

Le site national https://www.assainissement.developpement-durable.gouv.fr/PortailAC/ regroupe toutes les données essentielles relatives aux STEP. Il fournit des informations sur leur emplacement, leurs coordonnées, leurs capacités de traitement et les résultats de traitement. Ces informations sont précieuses pour localiser la STEP appropriée, prendre contact avec elle, vérifier sa capacité à recevoir l'effluent et négocier en cas de refus injustifié.
## 4.2. Paramètres de rejets

Les paramètres de rejets dans une STEP sont généralement réglementés par les autorités compétentes, telles que les agences de protection de l'environnement ou les organismes de réglementation de l'eau. Les limites et les critères de rejets peuvent varier d'un pays à l'autre et même d'une région à l'autre. Cependant, voici quelques-uns des paramètres courants réglementés pour les rejets en STEP :

* Demande chimique en oxygène (DCO) : La DCO mesure la quantité d'oxygène nécessaire pour dégrader chimiquement les composés organiques présents dans les eaux usées. Les autorités peuvent imposer des limites maximales de DCO pour s'assurer que les eaux usées traitées sont dépourvues de niveaux excessifs de matières organiques.

* Demande biochimique en oxygène (DBO) : La DBO mesure la quantité d'oxygène nécessaire aux microorganismes pour dégrader biologiquement les matières organiques dans les eaux usées. Les limites de DBO sont souvent utilisées pour évaluer l'efficacité du traitement biologique dans la STEP.

* Suspensions solides (SS) : Il s'agit de la quantité de matières solides en suspension dans les eaux usées. Les matières solides doivent être réduites à un niveau acceptable avant le rejet.

* Nutriments : Les nutriments tels que l'azote (sous forme de nitrates, nitrites ou ammoniac) et le phosphore peuvent être réglementés en raison de leur potentiel d'eutrophisation des plans d'eau récepteurs. Les STEP peuvent être tenues de réduire ces nutriments dans les eaux usées traitées.

* pH : Le pH mesure l'acidité ou l'alcalinité des eaux usées. Des limites de pH peuvent être imposées pour éviter les effets néfastes sur les organismes aquatiques et les infrastructures.

* Substances toxiques : Les rejets de substances toxiques, telles que les métaux lourds, les produits chimiques industriels ou les produits pharmaceutiques, peuvent également être réglementés pour protéger l'environnement et la santé publique.

Il est important de noter que ces paramètres ne sont qu'une liste générale et non exhaustive, et que les réglementations

spécifiques peuvent varier en fonction du contexte local. Les exploitants de la STEP doivent se conformer aux limites fixées par les autorités compétentes et surveiller régulièrement les rejets pour garantir le respect des normes environnementales.

Lorsque l'effluent de ressillage est biodégradable, il peut éventuellement être rejeté directement s'il respecte les valeurs maximales suivantes en sortie d'usine (autres effluents compris) : une DCO maximale de 2 grammes/litre et une DBO5 maximale de 1 gramme/litre. Lorsque ces valeurs sont dépassées, il est nécessaire de demander une autorisation spécifique. Les stations de traitement des eaux usées jouent un rôle crucial dans le traitement des effluents de ressillage, et il est important de s'assurer que les effluents respectent les normes établies.

## 5. Conclusions

Les produits de ressillage biodégradables offrent de nombreux avantages sur les plans environnemental et sécurité. Ils simplifient la gestion et le traitement des effluents, réduisent les coûts globaux et permettent des rejets directs dans les stations de traitement des eaux polluées lorsque les critères de biodégradabilité sont respectés.

Cependant, il est essentiel de formuler et de tester ces pénétrants de manière appropriée pour assurer leur biodégradabilité réelle. En adoptant des produits de ressillage biodégradables, les industriels peuvent contribuer à la préservation de l'environnement et à la sécurité des opérations.

Finalement, la biodégradabilité en ressillage constitue une approche éco-responsable pour le contrôle non-destructif en diminuant l'impact carbone de chacun.

## Références

[1] COFREND, END Info #34, 2022.

[2] OCDE (1992), *Essai n° 302B : Biodégradabilité dite intrinsèque : Essai Zahn-Wellens/EMPA*, Lignes directrices de l'OCDE pour les essais de produits chimiques, Section 3, Éditions OCDE, Paris, https://doi.org/10.1787/9789264070394-fr.