# Evaluation des débits d'émission de COV - Application à un secteur industriel

Marie-Thérèse Lecler, Isabelle Subra, Thérèse Nicot, Gérard Hecht

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Marie-Thérèse Lecler, Isabelle Subra, Thérèse Nicot, Gérard Hecht. Evaluation des débits d'émission de COV - Application à un secteur industriel. Hygiène et Sécurité du Travail, 2007, Hygiène et sécurité du travail - Cahiers de notes documentaires, 208 (ND 2275), pp.41-59. hal-05148955

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# ÉVALUATION DES DÉBITS D'ÉMISSION DE COV – APPLICATION À UN SECTEUR INDUSTRIEL

Les Composés organiques volatils (COV), présents dans de nombreux procédés industriels, font l'objet de l'attention des préventeurs du fait de leur toxicité (irritations cutanées, des yeux, des organes respiratoires, troubles cardiaques, digestifs, du système nerveux, maux de tête, action cancérogène et mutagène...) et sont soumis à des exigences environnementales qui fixent des seuils d'émission par la directive COV. La quantification des émissions de ces composés est une étape importante pour la mise en œuvre de plans de réduction. Cet article décrit une étude qui visait à caractériser et à évaluer les émissions de COV d'un secteur non soumis à un suivi réglementaire : le secteur de l'imprimerie offset feuilles. Après avoir réalisé une étude bibliographique sur les méthodes d'évaluation des débits d'émission, les méthodes les plus adaptées ont été appliquées sur site et en laboratoire, en étroite collaboration avec l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (ADEME), la Fédération de l'imprimerie et de la communication graphique (FICG) et les membres du Groupe offset des techniques avancées (GOTA). Cette étude a permis, d'une part, de qualifier et de quantifier le potentiel émissif des différentes opérations intervenant lors du procédé d'impression offset feuilles et, d'autre part, de déterminer des corrélations entre les débits d'émission d'alcool isopropylique et de COV et le nombre de groupes d'impression. Ces corrélations permettent d'estimer les débits d'émissions d'un atelier d'impression et de mettre en place des dispositifs pour réduire ces émissions et donc d'améliorer les conditions d'hygiène du travail. Enfin, l'approche paramétrique a montré qu'il est possible de réduire à la source les émissions de COV par la conception de nouvelles technologies (blanchet, solvants bio), l'optimisation des réglages de la machine à imprimer et l'amélioration des installations existantes (aménagement d'un poste de nettoyage spécifique...).

Le débit d'émission, tant pour l'émission brute des sources de pollution que pour les émissions non captées, est un paramètre pertinent à la fois pour les préoccupations d'hygiène industrielle et/ou pour les préoccupations d'environnement. Ceci est particulièrement vrai pour les COV dans l'industrie : l'objectif de réduction des émissions globales en France est de 50 % en 10 ans. Les COV, présents dans de nombreux procédés industriels, sont responsables de l'exposition de nombreux salariés. De plus, les exigences environnementales deviennent de plus en plus sévères et

prennent en compte les émissions non captées en fixant des valeurs limites par la directive COV. La limitation de ces émissions constitue un impératif européen qui s'est traduit par des exigences nationales.

En hygiène du travail, les sources polluantes peuvent être une machine, un poste de travail ou une opération unitaire et sont, le plus souvent, à l'intérieur de locaux. Ces sources sont caractérisées par des paramètres tels que la localisation des émissions et leur répartition spatio-temporelle, les dimensions du panache de polluants, la vitesse et le

☐ Composé organique volatil

☐ Débit d'émission

☐ Mesure

☐ Imprimerie offset

☐ Mesure de prévention

► Marie-Thérèse LECLER, Isabelle SUBRA, Thérèse NICOT, Gérard HECHT, INRS, département Ingénierie des procédés

## EVALUATION OF VOC EMISSION FLOWS – APPLICATION TO AN INDUSTRIAL SECTOR

Volatile organic compounds (VOCs) are present in many industrial processes and are the object of prevention specialist attention due to their toxicity (skin, eye, respiratory organ irritations; cardiac, digestive, nervous system disorders; headaches, carcinogenic and mutagenic actions, etc.). VOCs are subject to environmental requirements, which specify emission thresholds through the VOC directive. Quantifying emissions of these compounds is a major step in implementing VOC reduction plans. This paper describes a study aimed at characterising VOC emissions in a sector not subjected to statutory monitoring: the offset sheet printing sector. Following a bibliographical study of emission flow evaluation methods, the most suitable methods were applied on site and in the laboratory. The study was conducted in close cooperation with the Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie (ADEME) [French environmental and energy management agency], the Fédération de l'Imprimerie et de la Communication Graphique (FICG) [French printing and graphical communication federation] and members of the Groupe Offset des Techniques Avancées (GOTA) [offset and advanced printing methods group]. This study enabled us to both qualify and quantify the emission potential of different operations performed during the offset sheet printing process, and to identify correlations between isopropylic alcohol and VOC emission flows and the number of printing units. These correlations allow us to estimate emission flows from a printing shop and to install systems for reducing these emissions and therefore improving occupational health conditions. Finally, the parametric approach showed that it was possible to reduce at source VOC emissions by developing new technologies (blanket, organic solvents), optimising printing press settings and upgrading existing installations (installing a specific cleaning workstation, etc.).

☐ Volatile organic compound

☐ Emission flow

☐ Measurement

☐ Offset printing

☐ Prevention measure
débit d'émission de substances dangereuses.

La quantification du débit d'émission est un facteur de progrès puisqu'elle permet :

d'établir une référence pour une situation de travail donnée ;

de hiérarchiser les sources polluantes dans un atelier afin d'orienter les actions à mener pour contrôler et réduire les consommations et les émissions de solvants (changement des méthodes de travail...) et d'assurer la maîtrise des risques liés aux substances et produits mis en œuvre ;

de limiter, plus particulièrement, les émissions diffuses et fugitives en mettant en œuvre les actions de réduction les plus pertinentes et les plus efficaces, et donc d'améliorer les conditions d'hygiène du travail (comme, par exemple, le dimensionnement du débit de ventilation générale) ;

d'évaluer l'efficacité de ces actions ;

d'appréhender les éventuelles dérives de fonctionnement grâce à des mesurages en continu ou ponctuels.

Devant la grande diversité des sources polluantes et des émissions de polluants, le champ de l'étude a été circonscrit à la problématique des émissions de COV générées lors du procédé d'impulsion offset feuilles. Ce choix a été motivé par les résultats de trois études [1, 2, 3] conduites à l'INRS et par les attentes de la profession.

Après avoir réalisé un recensement des différentes méthodes d'estimation des émissions diffuses et/ou fugitives de polluants gazeux, les objectifs de cette étude étaient d'appliquer les méthodes d'évaluation des émissions de polluants les plus appropriées sur site et en laboratoire, de déterminer l'influence sur les débits d'émission de COV de différents facteurs identifiés (encre, solvants de nettoyage...) et de préconiser des moyens susceptibles de diminuer de façon notable ces émissions.

# MATÉRIEL ET MÉTHODE

## MÉTHODES D'ÉVALUATION DES DÉBITS D'ÉMISSION DE COV

Une étude bibliographique a consisté à recenser les nombreuses méthodes de mesure des émissions diffuses et fugitives. Seules cinq méthodes sont présentées ci-après dont quatre ont été appliquées dans cette étude.

### Traçage gazeux

La méthode par traçage gazeux, décrite par Anthonsson [4], a été approfondie à l'INRS dans deux études et dans le cadre d'un projet européen [5]. Le principe de cette méthode consiste à générer un traceur gazeux (hélium) à un débit $q_t$ connu de façon similaire au polluant réel et à mesurer en un ou plusieurs points les concentrations en traceur $C_t$ et en polluant $C_p$. Le débit de polluant est obtenu en appliquant la relation :

$$q_p = \frac{C_p}{C_t} \cdot q_t$$

L'application de cette méthode repose sur quatre conditions :

la similarité des sources de polluant et de traceur ;

l'égalité des coefficients de transport du polluant et du traceur ;

la mesure des concentrations en polluant et en traceur au même point ;

l'absence d'interférence avec d'autres sources du même polluant.

Cette méthode est difficilement applicable sur site lorsque les sources d'émission sont multiples. Il est primordial que l'émission en traceur soit la plus représentative possible de l'émission en polluant.

### Méthode en cabine

Le principe de cette méthode consiste à placer la source polluante dans une cabine ouverte balayée par un courant d'air uniforme et à mesurer les concentrations et les débits dans le conduit d'extraction en aval. Cette méthode repose sur le fait que la totalité des polluants émis est collectée.

Le débit d'émission q traversant la section de mesure du conduit d'aspiration est calculé suivant la relation :

$$q = \frac{Q}{t_2 - t_1} \int_{t_1}^{t_2} C(t) dt$$

avec :

Q : débit d'air traversant le conduit,

$t_1$ : début du prélèvement,

$t_2$ : fin de la génération,

$t_3$ : fin du prélèvement,

C : concentration moyenne de polluant dans le conduit.

Cette méthode normalisée (NF EN 1093-3) [6] s'applique en tenant compte des améliorations apportées dans le cadre d'une étude post-normative réalisée par six laboratoires et co-financée par l'Union européenne.

Cette méthode de mesure s'effectue par analogie avec les méthodes de mesures des émissions canalisées. Elle peut être applicable sur site en envisageant la réalisation d'une cabine mobile adaptée à chaque source polluante et qui tient compte des contraintes ergonomiques et des dimensions.

### Mesure de la concentration en régime établi

Cette méthode [7] permet de déterminer le débit d'émission d'une ou plusieurs sources, dans un local, par la mesure de la concentration en régime stationnaire. Le débit d'émission q est déterminé à partir du bilan massique et donné par l'expression suivante :

$$q = \bar{C} \cdot Q$$

avec :

C : concentration moyenne en polluant en régime établi (mg.m⁻³),

Q : débit d'air de renouvellement de l'atelier (m³.s⁻¹).

Cette méthode est basée sur l'hypothèse suivante : la distribution des polluants est considérée comme un mélange parfaitement homogène.

L'utilisation de cette méthode nécessite de mettre en place un ou plusieurs ventilateurs de mélange, de s'assurer de l'homogénéité des concentrations et de connaître le débit d'air de renouvellement.
## Mesure de la concentration en régime transitoire

Cette méthode de mesure des débits d'émission en régime transitoire est proposée par l'Université d'Illinois et le NIOSH (National institute for occupational safety and health) [8, 9]. Le modèle de calcul est basé sur le bilan massique, ce qui permet de l'appliquer aux sources polluantes :

$$q = \frac{\bar{C} \cdot k \cdot Q + \left[ Ci \cdot \frac{V}{\Delta t} \right] \left[ 1 - \exp \left( -\frac{k}{\tau} \cdot \Delta t \right) \right]}{1 + \left[ \frac{\tau}{k \cdot \Delta t} \right] \exp \left( -\frac{k \cdot \Delta t}{\tau} \right) - 1}$$

(si n sources, on a q/n par source)

avec :

C̄: concentration moyenne en polluant;

k: facteur de mélange variant de 0 à 1, déterminé par décroissance de la concentration en traceur à différents points ;

Q: débit de ventilation générale ;

Ci: concentration initiale en polluant au début de l'intervalle de temps considéré ;

τ: constante de temps du local ventilé ;

V: volume du local ;

Δt: intervalle de temps.

Cette méthode est très lourde à mettre en œuvre sur site puisqu'elle demande de connaître les valeurs de k et de Q compte tenu de la grande variabilité des émissions et de la ventilation.

### Bilan solvant

La directive européenne relative à la limitation des émissions de COV [10] prévoit la réalisation d'un Plan de gestion des solvants (PGS) sur une période de douze mois consécutifs afin d'estimer les émissions diffuses sur l'ensemble d'une installation.

Le PGS est un bilan matière entrée/ sortie des solvants sur une installation. L'élaboration de ce plan nécessite la connaissance des quantités de solvants à l'entrée et à la sortie de l'installation : pour ce faire, un suivi des quantités de solvants consommés durant la période de mise en place du PGS est nécessaire. La détermination des différents flux de COV, à l'exclusion du méthane, repose sur la méthode définie par l'Institut national de l'environnement industriel et des risques (INERIS) dans son « Guide d'élaboration d'un plan de gestion de solvants » [11]. Le PGS constitue un outil de gestion et de décision pour l'exploitant et donc un des éléments de la politique de maîtrise et de réduction de la consommation et des émissions de solvants.

La méthode du « bilan solvant » est d'application limitée : l'incertitude relative de l'émission est très élevée (50 % voire davantage), en particulier lorsque l'émission est faible et lorsque les flux entrant et sortant sont très voisins. Cette méthode ne peut s'appliquer que dans les cas où les produits sont identiques à l'entrée et à la sortie. C'est le cas des solvants ou produits qui ne sont pas transformés chimiquement lors de leur utilisation. Si les produits sont transformés lors de leur passage dans le procédé, le bilan n'est pas dressé sur le produit lui-même mais sur un élément qui sert de traceur.

## SECTEUR INDUSTRIEL

### Choix du secteur industriel

Le secteur industriel choisi est le secteur de l'imprimerie offset feuilles où l'on s'est particulièrement intéressé aux problèmes liés à l'utilisation de solvants. Ce secteur concerne 7 000 entreprises qui regroupent près de 86 000 salariés. La sélection du secteur industriel a été réalisée suite à trois études [1, 2, 3] menées à l'INRS dont l'une montre que l'exposition aux solvants appelle des mesures correctives dans la moitié des huit imprimeries. En effet, les imprimeries offset feuilles sont, la plupart du temps, de très petites entreprises qui possèdent rarement des systèmes de ventilation générale.

La détermination des émissions de COV émises lors du procédé offset feuilles a été motivée par les attentes de la profession représentée par :

* la Fédération de l'imprimerie et de la communication graphique (FICG),

* les membres du Groupe offset des techniques avancées (GOTA).

En collaboration avec l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (ADEME), la FICG et les membres du GOTA, un projet a été mis en place. L'objectif de ce projet était d'évaluer les débits d'émission de polluants gazeux d'une machine à imprimer offset feuilles dans différentes configurations afin d'approfondir les connaissances des facteurs d'influence liés aux produits utilisés et aux pratiques d'exploitation.

Il est important de noter que, d'un point de vue réglementaire et compte tenu de la taille des entreprises, très peu d'imprimeries sont soumises à déclaration ou à autorisation. Il n'y a donc pas de suivi réglementaire des émissions de COV, ce qui explique l'intérêt du syndicat professionnel.

### Description du procédé offset feuilles

Le procédé offset tient son nom de la présence d'une surface intermédiaire entre la forme imprimante et le support : le blanchet. C'est un matériau en caoutchouc destiné à reporter l'image de la plaque au support. La plaque est traitée au préalable de sorte que les zones imprimantes soient hydrophobes et les zones non imprimantes hydrophiles. Le principe de ce procédé consiste à déposer une solution de mouillage contenant une grande majorité d'eau sur les zones non-imprimantes et l'encre sur les zones imprimantes de la plaque (cf. Figure 1). Les presses sont constituées d'un ou de plusieurs groupes d'impulsion. Elles sont destinées à des tirages de l'ordre de quelques milliers à plusieurs dizaines de milliers de feuilles par heure. Aujourd'hui, il est possible d'imprimer en feuilles de grands formats (72 x 102 cm ou 102 x 142 cm) à des vitesses atteignant 15 000 feuilles/heure sur des machines configurées avec dix couleurs en ligne.

Pour imprimer un support en offset, il faut :

* une presse comprenant un cylindre porte-plaque, un cylindre porte-blanchet, un cylindre de contre-pression, ou cylindre de marge ou d'impression, un système de mouillage et un système d'encrage ;

* des consommables : support (papier...), solution de mouillage, blanchet, plaque, encre. Le papier doit recevoir l'encre sur sa surface et l'absorber sans excès pour maintenir un aspect visuel d'intensité et de brillance. La solution de mouillage a pour principales fonctions de protéger les zones non imprimantes de la plaque et de s'émulsionner dans l'encre. Elle est composée, en grande partie, d'eau (77 à 98 %) addi-
<figure><img src="image_1.png" /><figcaption>FIGURE 1

Schéma de principe d'un groupe imprimant en offset
Flow diagram of an offset printing unit</figcaption></figure>

tionnée d'alcool isopropylique (5 à 20 %) et d'un additif (2 à 3 %).

Les rames de papiers sont chargées sur la marge (ensemble de feuilles mises en tête de machine en vue d'être imprimées). Chaque feuille est soulevée par aspiration, prise en pince, entraînée et imprimée dans un tour complet par le cylindre de marge en pression avec le blanchet. Les feuilles sont ensuite réceptionnées à la recette (ensemble de feuilles imprimées recueillies en sortie de machine) et taquées en pile.

Les émissions de COV générées lors du procédé d'impression offset feuilles se produisent en grande partie lors de deux phases bien distinctes du procédé :

- la phase d'impression par l'alcool isopropylique contenu dans la solution de mouillage,

- les phases de nettoyage manuel ou automatique de la machine (batterie d'encrage, cylindre porte blanchet et cylindre de marge) avec divers solvants.

## APPROCHE EXPÉRIMENTALE

Une étude de faisabilité, réalisée dans un atelier d'impression d'un lycée technique, a permis de s'approprier le procédé offset feuilles, d'identifier les différentes phases polluantes et d'obtenir un ordre de grandeur des émissions de COV en fonction du nombre de groupes d'impression. À partir des résultats et en concertation avec les industriels, nous avons cherché à isoler chaque opération du procédé offset feuilles et effectué une étude paramétrique des sources d'émission

d'une machine à imprimer sur le site de l'INRS. Connaissant l'influence des paramètres sur les émissions de COV d'une machine à imprimer, une méthode plus globale - le bilan solvant - a été appliquée à un panel d'imprimeurs. Cette méthode, qui ne nécessite pas d'effectuer des mesures, pourrait être un outil potentiel de contrôle des émissions diffuses. Une étude plus fine, réalisée dans un atelier d'impression inclus dans le panel du bilan solvant, a permis, d'une part, d'extrapoler les résultats d'une machine à imprimer obtenus sur le site de l'INRS et, d'autre part, de comparer les émissions de COV par rapport au bilan solvant.

## Étude de faisabilité dans un lycée technique

### Description de l'atelier

L'étude de faisabilité a été effectuée dans un atelier comprenant trois presse-ses deux couleurs et six presses une couleur. Deux machines deux couleurs sont équipées d'un système de nettoyage automatique des blanchets par contact. Les machines fonctionnent uniquement quelques jours par semaine pour les travaux pratiques des élèves. Lors de notre intervention, les élèves se sont formés aux procédures de nettoyage des machines. L'activité de cet atelier d'impression n'est donc pas représentative de celle des imprimeurs. L'atelier n'est pas muni d'un système de ventilation générale, seuls des vasistas sur toute la longueur d'un mur de l'atelier permettent d'aérer le local. Le volume de l'atelier est de 1 300 m³.

## Évaluation des débits d'émission et méthodes de mesure

Deux campagnes de mesure ont été effectuées pour évaluer les débits d'émission des machines à imprimer dont une pour les trois presses deux couleurs et une pour l'ensemble des machines.

Les conditions d'exploitation au lycée technique étant spécifiques (absence de ventilation générale), les débits d'émission ont été déterminés par deux méthodes.

- La première méthode, qui est une méthode simple d'évaluation définie de manière pragmatique, consiste à calculer la masse de polluants émis dans l'atelier pour chaque opération de nettoyage suivant le modèle présenté sur la Figure 2.

Une quantité $m_1$ de polluant est émise dans un volume $V$. La concentration en polluant atteint une valeur maximale après le temps $t$ d'homogénéisation, puis décroît de façon exponentielle dans le temps. L'évolution de la concentration en polluant dans le temps $t$ est donnée par l'expression suivante, qui résulte du bilan matière :

$$C(t) = C_{max} \cdot \exp\left(-\frac{t}{\tau}\right)$$

avec $1/\tau = V/Q$ (2,9 h) correspondant à la constante de temps du système. Comme $1/\tau$ est très grand, la décroissance est lente et il est donc possible d'estimer $C_{max}$ sur un intervalle de temps de l'ordre de la demi-heure. La masse de polluants émise correspond donc à la différence des concentrations $\bar{C}_{max} - C_0$ dans un volume $V$ :

$$m_1 = (\bar{C}_{max} - C_0) \cdot V$$

avec :

$\bar{C}_{max}$ : la concentration maximale en polluant (mg.m⁻³)

$C_0$ : la concentration initiale en polluant (mg.m⁻³)

$V$ : le volume de l'atelier (m³)

À partir de la masse de polluants émis dans l'atelier ($m_1$), nous pouvons déduire le débit d'émission ($q_1$) des machines à imprimer pendant la durée $\Delta t$ :

$$q_1 = \frac{m_1}{\Delta t}$$
FIGURE 2

Modèle d'émission
Emission model

<figure><img src="image_2.png" /></figure>

avec $t_H$ : temps d'homogénéisation.

FIGURE 3

Schéma du système de mesurage des concentrations en COV et hélium
Diagram of VOC concentration and helium measuring system

<figure><img src="image_3.png" /></figure>

La seconde méthode consiste à déterminer le débit d'émission par la mesure de la concentration en régime transitoire développé par le NIOSH. Ce modèle suppose que, dans tous les cas, la concentration en polluant est homogène dans l'atelier. Ce modèle est basé sur le calcul des concentrations dérivée du bilan massique en régime transitoire et fait appel aux données de ventilation générale.

Mesure du débit d'air de renouvellement

La détermination du débit d'air de renouvellement du local est basée sur la méthode de mesure du taux de renouvellement d'air. Celui-ci est évalué par traçage gazeux à l'hélium en suivant la décroissance de la concentration du gaz traceur dans l'atelier en fonction du

temps. L'atelier étant considéré comme un réacteur parfaitement agité, un simple bilan matière sur l'atelier permet de déduire la relation suivante :

$$C = C_o \cdot \exp\left(-\frac{Q}{V} \cdot t\right)$$

avec :

C : la concentration en hélium dans l'atelier (ppm)

C₀ : la concentration initiale en hélium dans l'atelier (ppm)

Q : le débit d'air de renouvellement de l'atelier (m³.s⁻¹)

V : le volume de l'atelier (m³)

$$\frac{Q}{V} \cdot 3600 = \tau \quad : \text{le taux de renouvellement (h⁻¹)}$$

La concentration d'hélium est mesurée au moyen d'un spectromètre

de masse (Ultratest UL100+ Leybold™) relié à un boîtier de commande, comportant notamment une pompe de prélèvement au débit de 1 m³.h⁻¹.

L'équipement de mesure et son logiciel d'acquisition PRE-E-VENT, développé par l'INRS, permettent l'enregistrement simultané des concentrations en hélium et donc la visualisation directe à l'écran des profils de concentration.

Concentrations en COV

Des prélèvements sur tubes de charbon actif ont été effectués pour caractériser la composition du mélange gazeux (couplage chromatographie gazeuse et spectrométrie de masse) et pour déterminer les concentrations en COV dans l'atelier (chromatographie gazeuse).

En parallèle, des mesures de COV sont réalisées en temps réel au moyen d'un détecteur à photo-ionisation (PID) portable (DRAEGER MultiPID™). Ces mesures permettent de donner l'évolution de la concentration en COV au cours du temps et d'avoir par conséquent le profil de pollution.

L'air est prélevé en cinq points répartis dans l'atelier au moyen de la pompe interne du boîtier de pilotage du spectromètre de masse Leybold UL 100+ et envoyé dans une cellule d'homogénéisation (cf. Figure 3) dans laquelle sont effectuées les mesures de concentrations :

de COV au moyen du PID avec une période d'acquisition de 15 secondes et des tubes de charbon actif en vue d'une analyse de la composition en gaz par chromatographie ;

d'hélium au moyen du spectromètre de masse Leybold.

Application de la méthode en cabine
dans les locaux de l'INRS

Protocole expérimental

Afin d'étudier l'influence de différents facteurs liés aux produits employés et aux pratiques d'exploitation intervenant dans le procédé offset feuilles, une machine à imprimer deux couleurs (format : 36 x 52), a été installée dans une cabine ouverte dans les locaux de l'INRS. Cette cabine (cf. Figure 4) est balayée par un courant d'air uniforme et suffisant pour que tous les polluants émis passent dans le conduit.
Les paramètres d'influence qui ont été conjointement définis avec la profession sont :

□ le nombre de groupes d'impression (1 ou 2);

□ l'opérateur (A : professeur dans un lycée technique, B : opérateur devenu formateur);

□ la quantité d'encre déposée sur la feuille (faiblement chargée standard : I, moyennement chargée : +1, fortement chargée : ++1);

□ la nature des encres (5 encres quickset de couleurs noire et jaune dont une végétale : EN et EJ);

□ la composition de la solution de mouillage qui contient généralement de l'eau, un additif et de l'alcool isopropylique (de 5 à 20%). Depuis quelques années, des produits de nouvelle génération (réducteurs et substituts d'alcool isopropylique : RA et SA) ont les fonctions de l'additif et de l'alcool isopropylique (13 solutions de mouillage différentes sont testées);

□ le papier : 2 types sont choisis, papier couché brillant (fermé) et papier couché mat (ouvert);

□ les solvants de nettoyage, ayant un point d'éclair compris entre 0 et 55°C, supérieur à 55°C, et les solvants « bio » (onze solvants dont deux dilués avec de l'eau sont testés : S1...);

□ le nettoyage (automatique et/ou manuel : LA et LM);

□ la nature du blanchet (deux types de blanchets).

Une synthèse de tous les paramètres d'influence choisis est réalisée Figure 5.

Un programme d'essai a été réalisé afin de pouvoir déterminer l'influence de chaque paramètre par rapport à une expérience de référence qui est réalisée au moins trois fois par chacun des opérateurs. Cette expérience de référence est basée sur les paramètres suivants :

□ l'impression est réalisée avec deux groupes d'impression,

□ la quantité d'encre est standard,

□ une encre noire et une encre jaune standard,

□ une solution de mouillage comprenant un additif standard et 10 % d'alcool isopropylique,

□ du papier fermé,

□ un solvant de nettoyage classique,

□ un nettoyage automatique,

□ un blanchet traditionnel en caoutchouc.

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>**FIGURE 5**

**Paramètres d'influence intervenant dans le procédé offset feuilles**

**Influencing parameters in the offset sheet printing process**</figcaption></figure>

<figure><img src="image_5.png" /></figure>

L'influence de ces paramètres est déterminée en suivant deux configurations de test, la deuxième visant à caractériser plus précisément la phase la plus polluante (nettoyage) :

□ la première configuration consiste à préchauffer la machine pendant 5 minutes, à imprimer 6 000 feuilles à 8 000 tours/h et à faire un nettoyage automatique;

□ la deuxième configuration consiste à réaliser quatre cycles de nettoyage correspondant à un travail chez un imprimeur durant une journée. Après avoir préchauffé la machine pendant 5 minutes, le premier cycle est lancé et répété quatre fois. Il consiste à impri-

mer 575 feuilles à 8 000 tours/h pour avoir une quantité d'encre suffisante sur les rouleaux, puis à lancer le nettoyage automatique et/ou manuel de la batterie d'encrage, du blanchet, du cylindre de marge et des spatules.

La durée d'une expérience varie de 1 h 00 à 1 h 30.

Pour chaque expérience, les commentaires des conducteurs de machines relatifs à l'utilisation des différents produits ont été recueillis et différents paramètres ont été contrôlés :

□ le pH, la conductivité, la température et le pourcentage d'alcool isopropylique de la solution de mouillage,
la température, la pression, l'humidité dans la cabine ouverte et dans le hall,

la densité d'encre déposée sur les feuilles imprimées (aplats) et le taux d'engraissement ou l'élargissement du point de trame des barres de contrôle au moyen d'un densitomètre,

le nombre de feuilles imprimées,

la vitesse de rotation des rouleaux encreurs et des rouleaux servant à amener la solution de mouillage sur la plaque d'impression.

De plus, des mesures complémentaires ont été réalisées sur les deux types de papier, les blanchets et sur les supports imprimés pour vérifier la qualité d'impression (rapport ADEME, [12]).

## Mesures du débit d'air, des concentrations en COV et des débits d'émission

Le débit d'air dans la cabine est mesuré par traçage gazeux avec l'hélium comme gaz traceur. L'analyse qualitative de tous les produits purs utilisés a été effectuée en spectrométrie de masse couplée à la désorption thermique et à la chromatographie gazeuse. Les échantillons sont chauffés et les substances organiques sont piégées sur tubes Tenax®.

Les concentrations en COV sont mesurées dans la section d'échantillonnage au moyen :

de cinq prélèvements sur tubes de charbon actif, analysés en chromatographie gazeuse pour chaque expérience ;

d'un détecteur à photo-ionisation (PID) avec une fréquence d'échantillonnage de trois secondes permettant d'avoir l'évolution de la concentration au cours du temps.

Les débits d'émission en alcool isopropylique et en COV totaux sont déterminés par la méthode en cabine.

## Application de la méthode des bilans solvants

Les émissions de COV ont été estimées au moyen de la méthode des bilans solvants sur quatre sites : une entreprise de petite taille, deux de taille moyenne et une de plus grande taille dont les caractéristiques sont présentées dans le Tableau I.

Pour établir les bilans solvants, il est nécessaire de connaître, pour chaque imprimerie :

les consommations des produits qui sont déterminées à partir des commandes effectuées sur une année ;

les quantités de solvants éliminés dans les déchets. Elles sont estimées à partir des caractéristiques physico-chimiques des produits concernés dans les Fiches de données de sécurité (FDS) ;

les quantités de solvants présents dans le produit fini. Elles sont estimées à 7,5 % par la profession.

## Application de la méthode en régime établi sur site

Des mesures de débit d'émission ont été réalisées in situ dans l'imprimerie B.

Ce site a été choisi pour ses conditions d'exploitation similaires, à l'application de la méthode en cabine sur le site de l'INRS. Par ailleurs, l'imprimerie a été incluse dans le panel des bilans solvants afin de valider la méthode.

Une campagne de mesures de deux jours a été menée dans cette imprimerie. Les débits d'émission ont été déterminés par la méthode de mesure de la concentration en régime établi.

Trois ventilateurs ont été mis en place dans l'atelier d'impression pour obtenir un mélange homogène. Les méthodes de mesure du débit d'air de renouvellement de l'atelier ainsi que les mesures de concentrations étaient les mêmes que celles décrites pour réaliser l'étude de faisabilité. Les cinq voies de prélèvement ont été disposées à 1,60 m du sol et placées de manière à avoir une bonne représentativité de la pollution dans l'atelier. Quelques points de prélèvement à des points fixes ont été mis en place pour permettre de vérifier l'homo-généité des concentrations en ambiance de travail.

## TABLEAU I

Caractéristiques des imprimeries (IPA: alcool isopropylique)

Printing shop characteristics (IPA: isopropylic alcohol)

<table><thead><tr><th>Imprimerie</th><th>Nombre de salariés</th><th>Volume de l'imprimerie (m³)</th><th>Débit d'air (m³.h⁻¹)</th><th>Nombre de machines</th><th>Nombre de groupes d'impression (format)</th><th>Système de nettoyage</th><th>Solution de mouillage</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="2">A</td><td rowspan="2">30</td><td rowspan="2">6 000</td><td rowspan="2">12 000</td><td rowspan="2">2</td><td>2 groupes (72 x 102)</td><td>manuel</td><td>0 % IPA</td></tr><tr><td>10 groupes (72 x 102)</td><td>automatique</td><td>7 % IPA</td></tr><tr><td rowspan="2">B</td><td rowspan="2">17</td><td rowspan="2">675</td><td rowspan="2">-</td><td rowspan="2">2</td><td>4 groupes (52 x 74)</td><td>automatique</td><td>5 % IPA</td></tr><tr><td>5 groupes (72 x 102)</td><td>automatique</td><td>5 % IPA</td></tr><tr><td>C</td><td>15</td><td>2 000</td><td>-</td><td>1</td><td>4 groupes (70 x 102)</td><td>automatique</td><td>0 % IPA</td></tr><tr><td rowspan="2">D</td><td rowspan="2">4</td><td rowspan="2">-</td><td rowspan="2">-</td><td rowspan="2">2</td><td>1 groupe (36 x 52)</td><td>manuel</td><td>0 % IPA</td></tr><tr><td>1 groupe (36 x 52)</td><td>manuel</td><td>0 % IPA</td></tr></tbody></table>
# RÉSULTATS PRINCIPAUX

## ÉTUDE DE FAISABILITÉ

### Mesures du débit d'air de renouvellement

Les débits d'air de renouvellement ont été mesurés dans l'atelier d'impression du lycée technique avec les vasistas fermés et avec les vasistas ouverts. Le taux de renouvellement d'air dans l'atelier est faible : 0,35 h⁻¹ vasistas fermés (Qmoyen = 452 m³.h⁻¹ avec V = 1 295 m³) et 1,02 h⁻¹ vasistas ouverts (Qmoyen = 1 320 m³.h⁻¹).

### Mesures des concentrations en COV

L'analyse qualitative a révélé la présence, aux points de prélèvement, des COV suivants :

* alcool isopropylique (IPA),

* triméthylbenzènes (TMBZ),

* éthyltoluènes,

* n-propylbenzène,

* diéthylbenzène,

* xylènes,

* toluène.

Les résultats des analyses quantitatives et un exemple de profil de concentration sont donnés Tableau II et Figure 6.

Les mesures de concentration réalisées aux points 2 et 3 de l'atelier sont proches de la valeur moyenne (mesures réalisées dans la cellule d'homogénéisation). Le ventilateur permet donc un brassage de l'air suffisant pour obtenir un mélange homogène dans l'atelier.

Le profil de concentration (cf. Figure 6) met en évidence les phases de pollution maximales durant les phases de nettoyage, ainsi qu'une augmentation des concentrations tout au long de la journée. Ceci correspond à une accumulation de la pollution due à un manque de renouvellement de l'air. En effet, après chaque nettoyage (automatique ou manuel), un palier de concentration est atteint jusqu'au nettoyage suivant. Toutes les machines étaient en fonctionnement lors de cette campagne de mesure. Les niveaux de concentration ont atteint environ 150 ppm en équivalent isobutylène en fin de matinée, soit 400 mg.m⁻³ en hydrocarbures de C6 à C12. Si les vasistas n'avaient pas été ouverts pendant l'arrêt de l'activité à mi-journée

(ce qui peut être le cas en hiver), la concentration ambiante aurait atteint une valeur voisine de 170 ppm équivalent isobutylène, soit 750 mg.m⁻³ en C6-C12, valeur largement supérieure à la VME (500 mg.m⁻³ en 2004).

### Mesures des débits d'émission

À partir des résultats sur les deux jours, nous pouvons déterminer la quantité de solvants évaporés par machine et par jour. Le débit d'émission pour l'ensemble des machines et la masse de solvant totale émise dans l'atelier ont été déterminés à partir des deux modèles décrits précédemment, en faisant l'hypothèse que l'émission était continue dans le temps (cf. Tableau III).

Les résultats montrent une bonne concordance des masses totales de polluants émises et des débits d'émission globaux déterminés par les deux modèles. À partir des masses de polluants émises par machine et par jour, il apparaît donc que les machines « deux couleurs » sont plus polluantes que les machines « une couleur », même avec la mise en place du nettoyage automatique des blanchets.

## TABLEAU II

<table><caption>Synthèse des résultats des prélèvements d'ambiance dans le réacteur ou cellule d'homogénéisation et aux points ambiance 1, 2 et 3
Results summary for atmospheric sampling in the reactor or homogenizing chamber and at atmosphere sampling points 1, 2 and 3</caption><thead><tr><th rowspan="2">Date</th><th rowspan="2">Point de prélèvement</th><th rowspan="2">C6 - C12 *</th><th rowspan="2">IPA</th><th rowspan="2">1,2,4 TMBZ</th><th rowspan="2">1,3,5 TMBZ</th><th rowspan="2">1,2,3 TMBZ</th><th rowspan="2">2-éthyl-toluène</th><th rowspan="2">3-éthyl-toluène</th><th rowspan="2">4-éthyl-toluène</th><th rowspan="2">n-propyl-benzène</th><th rowspan="2">diéthyl-benzène</th><th rowspan="2">m,p-xylènes</th><th rowspan="2">o-xylène</th><th rowspan="2">toluène</th></tr><tr><th colspan="10">Concentration (mg.m<sup>-3</sup>)</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="5">19/04/04</td><td>CH</td><td>150,2</td><td>48,2</td><td>27,5</td><td>9,6</td><td>4,9</td><td>8,1</td><td>19,2</td><td>9,2</td><td>7,6</td><td>1,2</td><td>0,7</td><td>2,0</td><td>0,2</td></tr><tr><td>CH</td><td>135,2</td><td>48,7</td><td>25,4</td><td>8,8</td><td>4,5</td><td>7,4</td><td>17,7</td><td>8,4</td><td>7,0</td><td>1,0</td><td>0,7</td><td>1,8</td><td>0,2</td></tr><tr><td>ambiance 1</td><td>172,9</td><td>55,2</td><td>31,2</td><td>10,8</td><td>5,7</td><td>9,1</td><td>21,4</td><td>10,3</td><td>8,4</td><td>1,4</td><td>0,8</td><td>2,2</td><td>0,2</td></tr><tr><td>ambiance 2</td><td>160,5</td><td>54,9</td><td>30,8</td><td>10,6</td><td>5,5</td><td>8,8</td><td>21,4</td><td>10,1</td><td>8,4</td><td>1,2</td><td>0,7</td><td>2,2</td><td>0,2</td></tr><tr><td>ambiance 3</td><td>143,4</td><td>49,8</td><td>26,4</td><td>9,1</td><td>4,8</td><td>7,7</td><td>18,2</td><td>8,8</td><td>7,2</td><td>1,1</td><td>0,7</td><td>1,9</td><td>0,2</td></tr><tr><td rowspan="5">20/04/04</td><td>CH</td><td>147,9</td><td>27,0</td><td>24,6</td><td>8,3</td><td>5,0</td><td>7,7</td><td>16,2</td><td>8,2</td><td>6,7</td><td>1,3</td><td>0,7</td><td>1,3</td><td>0,2</td></tr><tr><td>CH</td><td>144,0</td><td>26,8</td><td>24,8</td><td>8,3</td><td>4,9</td><td>7,7</td><td>16,3</td><td>8,2</td><td>6,7</td><td>1,2</td><td>0,7</td><td>1,3</td><td>0,2</td></tr><tr><td>ambiance 1</td><td>166,4</td><td>30,9</td><td>27,7</td><td>9,3</td><td>5,5</td><td>8,5</td><td>18,4</td><td>9,1</td><td>7,5</td><td>1,4</td><td>0,8</td><td>1,6</td><td>0,2</td></tr><tr><td>ambiance 2</td><td>162,2</td><td>27,7</td><td>27,1</td><td>9,0</td><td>5,4</td><td>8,4</td><td>17,9</td><td>8,9</td><td>7,3</td><td>1,4</td><td>0,8</td><td>1,5</td><td>0,2</td></tr><tr><td>ambiance 3</td><td>156,1</td><td>26,6</td><td>27,0</td><td>8,9</td><td>5,4</td><td>8,3</td><td>17,7</td><td>8,8</td><td>7,2</td><td>1,3</td><td>0,8</td><td>1,4</td><td>0,2</td></tr></tbody></table>

prélèvement dupliqué.

CH : cellule d'homogénéisation.

<footnote>* La colonne C6-C12 correspond au mélange d'hydrocarbures incluant les composés présents du 1,2,4 TMBZ jusqu'au toluène.</footnote>
FIGURE 6

Évolution de la concentration en équivalent isobutylène dans l'atelier au cours de la journée du 20/04/04
Variation in equivalent isobutylene concentration in workshop throughout the 20/04/04

<figure><img src="image_6.png" /></figure>

TABLEAU III

Masses de polluants émises et débits d'émission par jour : m₁ et q₁ sont déterminés par la première méthode ; m₂ et q₂ par la deuxième (méthode en régime transitoire)

Daily emitted pollutant masses and emission flows: m₁ and q₁ are determined using the first method; whilst m₂ and q₂ are determined using the second method (transient state method)

<table><thead><tr><th>Date</th><th>Nombre machines</th><th>m₁ (g)</th><th>m₂ (g)</th><th>q₁ (mg·s⁻¹)</th><th>q₂ (mg·s⁻¹)</th><th>% écart</th><th>m₁ (g par machine et par jour)</th></tr></thead><tbody><tr><td>19-avr</td><td>3 «2 couleurs»</td><td>404</td><td>676</td><td>18</td><td>30</td><td>40</td><td>135</td></tr><tr><td rowspan="2">20-avr</td><td rowspan="2">3 «2 couleurs»<br/>5 «1 couleur»</td><td>458</td><td>486</td><td>61</td><td>64</td><td>6</td><td rowspan="2">81</td></tr><tr><td>189</td><td>219</td><td>63</td><td>73</td><td>14</td></tr></tbody></table>

Commentaires

Les prélèvements réalisés dans cet atelier d'impression mettent en avant des phases d'exposition maximales durant les nettoyages ainsi qu'une augmentation des concentrations au cours de la journée qui s'explique par une accumulation de la pollution due à un renouvellement d'air insuffisant. Les vasistas ne pouvant pas être ouverts une bonne partie de l'année, il est donc nécessaire de mettre en place un système de ventilation mécanique. La con-

naissance des débits d'émission permet de calculer le débit d'air à mettre en œuvre de manière à avoir des concentrations inférieures aux valeurs limites d'exposition professionnelle (VLEP) et donc de réduire la pollution dans l'atelier (7 400 et 8 230 m³·h⁻¹).

APPLICATION DE LA MÉTHODE EN CABINE SUR LE SITE DE L'INRS

L'étude de faisabilité a permis de déterminer les conditions de mesurage

pour évaluer les débits d'émission d'une machine à imprimer.

Mesures du débit d'air et des concentrations en COV

La machine à imprimer deux couleurs (cf. Figure 7) a été installée dans la cabine ouverte balayée par un débit d'air de 5 785 m³·h⁻¹, soit une vitesse d'air de 0,22 m·s⁻¹, à l'entrée de cabine. Avant de commencer toutes les expériences, la machine a été réglée au préalable par les conducteurs de machine suivant les normes standards du constructeur.

L'analyse qualitative a été réalisée sur tous les produits purs testés. Elle a révélé la présence :

□ dans les encres : de résines, d'essers d'acide gras, d'additifs siccatif et antisiccatif et d'hydrocarbures,

□ dans les solvants de nettoyage : d'alcanes, de sous-produits détergents, d'alcools, d'hydrocarbures aliphatiques et aromatiques et de tensio-actifs ;

□ dans les solutions de mouillage : d'alcool isopropylique ou de glycol, de tensio-actifs, d'anti-corrosifs.
<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>**FIGURE 7**

Machine dans la cabine
Machines in cubicle</figcaption></figure>

Les deux principales sources de pollution provenant essentiellement de la phase d'impression (émissions d'alcool isopropylique) et de la phase de nettoyage (émissions d'hydrocarbures aliphatiques et aromatiques), il a donc été nécessaire de différencier la concentration en alcool isopropylique de celle en COV totaux (somme des COV échantillonnés sur les tubes de charbon actif et dont l'élution se produit entre le C6 et le C13). Ces composés organiques sont quantifiés en équivalent carbone.

Les résultats des expériences de référence, pour la première configuration, montrent que les concentrations moyennes en alcool isopropylique et en COV totaux sont respectivement de 28 mg.m⁻³ et de 7 mg.m⁻³, et pour la seconde configuration de 16 mg.m⁻³ et 14 mg.m⁻³. Les concentrations en alcool isopropylique varient essentiellement dès que la composition de la solution de mouillage est modifiée. En revanche, les concentrations de tous les autres composés varient en fonction du solvant de nettoyage utilisé.

Deux profils de pollution pour chaume des deux configurations, déterminés à partir du PID, sont présentés Figures 8 et 9.

La Figure 8 correspondant à la première configuration montre deux phases bien distinctes du procédé d'impression offset feuilles. La concentration en COV reste stable (environ 5 ppm équivalent C₄H₈) pendant toute la phase d'impression (environ 50 minutes).

Dès que le nettoyage des différences parties de la machine est réalisé, la concentration augmente jusqu'à environ 40 ppm équivalent C₄H₈ pendant environ 10 minutes.

La Figure 9, correspondant à la seconde configuration, met en évidence les quatre cycles de nettoyage et permet de visualiser l'influence des solvants de nettoyage par rapport à l'expérience de référence.

## Détermination des débits d'émission

Les résultats des débits d'émission en alcool isopropylique et en COV totaux pour la première configuration sont présentés sur les Figures 10 à 17.

Les débits d'émission en alcool isopropylique et en COV totaux pour l'expérience de référence sont en moyenne respectivement de 45 mg.s⁻¹ et de 11 mg.s⁻¹. L'expérience de référence a été réalisée plusieurs fois (cinq fois par le conducteur A et trois fois par le conducteur B) pour vérifier sa répétabilité. Le conducteur A a réalisé deux expériences supplémentaires étant donné les différences de conditions atmosphériques entre les mois d'octobre et décembre.

Ces résultats montrent :

* la faible influence du conducteur de machine quand celui-ci respecte les normes standards d'impression ;

* une certaine proportionnalité entre les débits d'émission et le nombre de groupes d'impression ;

* la très faible influence de la quantité d'encre sur les débits d'émission ;

* une faible variation du débit d'émission en alcool isopropylique en fonction de la nature des encres ;

* une forte influence du pourcentage d'alcool isopropylique sur les débits d'émission, l'importance de la composition de la solution de mouillage surtout pour le débit d'émission en IPA. L'utilisation de réducteurs d'alcool et de substituts d'alcool permet de réduire considérablement les émissions de COV dans l'atmosphère, mais il est important de noter le transfert de pollution de l'air à l'eau ;

* l'influence du respect des procédures de travail. La bonne connaissance des phases polluantes permet d'optimiser au mieux le procédé offset feuilles et de réduire les émissions de polluants tant pour l'impression que pour le nettoyage de la machine ;

* le faible pouvoir émissif des encres. Le débit d'émission en COV est nul lors de la phase d'impression ;

* la faible influence de la nature du papier sur les débits d'émission ;

* l'importance de la nature du blanchet. Le nouveau blanchet permet de réduire de moitié les émissions d'IPA.

Les résultats des débits d'émission pour la seconde configuration sont présentés sur les Figures 18 à 21.

Ces résultats montrent que les débits d'émission en COV totaux varient en fonction du type de solvant utilisé et de la manière dont le nettoyage est effectué. Un nettoyage manuel effectué minutieusement émet moins qu'un nettoyage automatique mais l'opérateur est plus exposé. Pour réduire les quantités de COV émises lors du lavage automatique, il faudrait pouvoir optimiser les quantités de solvants généralement programmées.
<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>FIGURE 9</figcaption></figure>

<figure><img src="image_9.png" /></figure>

Cette campagne de mesures confirme l'hypothèse de la prépondérance d'une émission de polluants lors du nettoyage de la batterie d'encrage. Les débits d'émission en COV des solvants « bio » (S8, S9) sont relativement faibles mais, par contre, ils sont très difficiles à utiliser dans les imprimeries du fait de leur faible taux d'évaporation.

De plus, une fontaine à solvant destinée à nettoyer les pièces de petite taille a été testée. Son utilisation permet de maîtriser les émissions de COV lors de cette opération.

## APPLICATION DE LA MÉTHODE DES BILANS SOLVANTS

Afin de comparer les consommations et les émissions de COV (à l'exclusion du méthane) des différentes imprimeries étudiées, il est nécessaire de les ramener à des indicateurs représentatifs de l'activité tels que la consommation
<caption>FIGURE 10</caption>

Débits d'émission en fonction du conducteur A et B
Emission flows for operators A and B

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>FIGURE 12</figcaption></figure>

Débits d'émission en fonction de la charge d'encre déposée
Emission flows according to deposited ink load

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>FIGURE 14</figcaption></figure>

Débits d'émission en fonction du pourcentage d'alcool isopropylique
Emission flows according to isopropylic alcohol percentage

<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>FIGURE 11</figcaption></figure>

Débits d'émission en fonction du nombre de groupes d'impression
Emission flows according to number of printing units

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>FIGURE 13</figcaption></figure>

Débits d'émission pour différentes encre s
Emission flows for different inks

<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>FIGURE 15</figcaption></figure>

Débits d'émission pour différentes solutions de mouillage
Emission flows for different wetting solutions

<figure><img src="image_15.png" /></figure>
<caption>FIGURE 16</caption>

Débits d'émission avec et sans respect des procédures
Emission flows according to procedure compliance or non-compliance

<figure><img src="image_16.png" /><figcaption>FIGURE 17</figcaption></figure>

Débits d'émission en fonction de la nature du papier,
du blanchet et de la phase d'impression
Emission flows according to type of paper, blanket and printing
phase

<figure><img src="image_17.png" /><figcaption>FIGURE 18</figcaption></figure>

Débits d'émission pour différents solvants lors du lavage
automatique
Emission flows for different solvents during automatic washing

<figure><img src="image_18.png" /><figcaption>FIGURE 19</figcaption></figure>

Débits d'émission pour différents solvants lors du lavage
manuel
Emission flows for different solvents during manual washing

<figure><img src="image_19.png" /><figcaption>FIGURE 20</figcaption></figure>

Débits d'émission en COV totaux pour différents solvants lors
du lavage automatique et manuel
Total VOC emission flows for different solvents during automatic
and manual washing

<figure><img src="image_20.png" /><figcaption>FIGURE 21</figcaption></figure>

Débits d'émission pour le nettoyage du blanchet, de la
batterie d'encrage et du cylindre de marge
Emission flows during blanket, inking battery and margin roll
cleaning

<figure><img src="image_21.png" /></figure>
d'encres (cette grandeur est aussi prise en compte dans l'approche ICPE afin de définir les seuils de déclaration et d'autorisation), le nombre d'heures travaillées et la surface des travaux imprimés (correspondant au nombre de tours de rotation des presses multiplié par la surface des feuilles imprimées exprimée en m²) sur l'exercice 2005.

Pour les ratios de consommations et d'émissions, exprimés en fonction de la consommation d'encres, l'alcool isopropylique (IPA) est distingué des autres solvants.

Le Tableau IV permet de comparer ces différents indicateurs en considérant, d'une part, les consommations de solvants et, d'autre part, les émissions de COV. Les ratios correspondent aux consommations (ou émissions) de COV divisées par la grandeur caractéristique étudiée (consommations d'encres, heures travaillées dans l'année et surfaces imprimées). Le nombre de tours des presses de l'imprimerie B n'ayant pu être défini avec précision, ce ratio n'est pas considéré pour ce site.

Les émissions de COV considérées correspondent à la différence des consommations de solvants et des solvants éliminés dans les déchets.

Les ratios définis par rapport à la consommation d'encres, dans chaque imprimerie, semblent les plus représentatifs de cette activité. En effet, deux groupes se distinguent : les imprimeries A et B, d'une part, et les imprimeries C et D, d'autre part. La différence provient du fait que les deux premières imprimeries consomment des solutions de mouillage contenant de l'IPA tandis que les deux autres consomment des solutions de mouillage contenant uniquement des substituts d'alcool peu ou pas du tout solvantés.

D'après ces quatre bilans solvants, la Figure 22 montre que les débits d'émission en COV sont corrélés avec le nombre de groupes d'impression.

## ÉVALUATION DES DÉBITS D'ÉMISSION SUR SITE

### Mesure du débit d'air de renouvellement

L'air de l'atelier de l'imprimerie B est renouvelé par ventilation naturelle.

<caption>TABLEAU IV</caption>

### Ratios de consommations
Consumption ratios

<table><caption>FIGURE 22</caption><thead><tr><th>Imprimerie</th><th>A</th><th>B</th><th>C</th><th>D</th></tr></thead><tbody><tr><td>Consommation d'encres (kg/an)</td><td>7 000</td><td>2 500</td><td>3 000</td><td>330</td></tr><tr><td>Ratio [kg IPA consommé/kg encre]</td><td>0,31</td><td>0,40</td><td>0,00</td><td>0,00</td></tr><tr><td>Ratio [kg autres solvants cons./kg encre]</td><td>0,47</td><td>0,40</td><td>0,51</td><td>0,48</td></tr><tr><td>Ratio [kg COV consommés/kg encre]</td><td>0,78</td><td>0,79</td><td>0,51</td><td>0,48</td></tr><tr><td>Nombre d'heures (h/an)</td><td>3 680</td><td>1 872</td><td>3 900</td><td>1 800</td></tr><tr><td>Ratio [kg COV consommés/h]</td><td>1,478</td><td>1,057</td><td>0,395</td><td>0,087</td></tr><tr><td>Surface imprimée (Mm²/an)</td><td>22,0</td><td></td><td>5,9</td><td>1,3</td></tr><tr><td>Ratio [kg COV consommés/ Mm²]</td><td>247,4</td><td></td><td>263,0</td><td>123,3</td></tr><tr><td>Ratio [kg IPA émis/kg encre]</td><td>0,30</td><td>0,39</td><td>0,00</td><td>0,00</td></tr><tr><td>Ratio [kg autres solvants émis/kg encre]</td><td>0,41</td><td>0,30</td><td>0,37</td><td>0,28</td></tr><tr><td>Ratio [kg COV émis/kg encre]</td><td>0,71</td><td>0,69</td><td>0,37</td><td>0,28</td></tr><tr><td>Débit d'émission en COV émis [mg.s<sup>-1</sup>]</td><td>377</td><td>257</td><td>80</td><td>14</td></tr><tr><td>Débit d'émission en IPA émis [mg.s<sup>-1</sup>]</td><td>160</td><td>146</td><td>0</td><td>0</td></tr><tr><td>Ratio [kg COV émis/ Mm²]</td><td>227,4</td><td></td><td>191,3</td><td>71,5</td></tr></tbody></table>

### Corrélations entre le nombre de groupes d'impression et les débits d'émission en COV
Correlations between number of printing units and VOC emission flows

<figure><img src="image_22.png" /></figure>

Les débits d'air sont liés aux conditions météorologiques (température de l'air extérieur, vitesse du vent) et à la température intérieure de l'atelier. Les débits d'air ont été mesurés avec un taux de renouvellement d'air de 3,4 h⁻¹ (Qmoyen = 2 630 m³.h⁻¹ avec V = 765 m³).

### Mesures des concentrations de COV

Les concentrations de COV ont été mesurées en différents points de l'atelier en ambiance dans la cellule d'homogénéisation et à trois points fixes aux points ambiance 1, 2, et 3. Les résultats des composés identifiés en chromatographie
TABLEAU V

Résultats des mesures des concentrations en ambiance
Results of atmospheric concentration measurements

<table><thead><tr><th rowspan="2">Date</th><th rowspan="2">Lieu de prélèvement</th><th rowspan="2">Tube n°</th><th rowspan="2">Point de prélèvement</th><th colspan="8">Concentrations des composés en mg.m<sup>-3</sup></th></tr><tr><th>Alcool isopropylique</th><th>Heptane</th><th>Octane</th><th>Xylène</th><th>Nonane</th><th>Isopropyl-benzène</th><th>n-propyl-benzène</th><th>1,2,4 triméthyl-benzène</th><th>COV<sub>totaux</sub> (eqC)</th></tr></thead><tbody><tr><td></td><td>VME</td><td></td><td></td><td>980*</td><td>2085</td><td>1450</td><td>221</td><td>1050</td><td>100</td><td>100</td><td>100</td><td>-</td></tr><tr><td rowspan="4">06/07/2006 matin</td><td rowspan="4">Atelier d'impression</td><td>23</td><td>CH</td><td>98,8</td><td>0,0</td><td>1,7</td><td>1,1</td><td>7,4</td><td>0,7</td><td>3,1</td><td>10,1</td><td>62,8</td></tr><tr><td>25</td><td>CH</td><td>98,5</td><td>0,0</td><td>1,6</td><td>1,1</td><td>7,1</td><td>0,7</td><td>3,0</td><td>9,6</td><td>60,9</td></tr><tr><td>28</td><td>ambiance 1</td><td>150,6</td><td>0,3</td><td>1,7</td><td>1,2</td><td>7,9</td><td>0,4</td><td>3,4</td><td>11,3</td><td>61,4</td></tr><tr><td>26</td><td>ambiance 2</td><td>107,9</td><td>0,3</td><td>1,6</td><td>1,0</td><td>7,1</td><td>0,4</td><td>3,1</td><td>10,3</td><td>56,0</td></tr><tr><td></td><td></td><td>27</td><td>ambiance 4</td><td>112,1</td><td>0,3</td><td>1,6</td><td>1,0</td><td>7,1</td><td>0,3</td><td>2,8</td><td>8,8</td><td>51,7</td></tr><tr><td rowspan="6">06/07/2006 après midi</td><td rowspan="6">Atelier d'impression</td><td>37</td><td>CH</td><td>121,3</td><td>0,1</td><td>1,7</td><td>1,2</td><td>8,4</td><td>0,4</td><td>3,2</td><td>10,0</td><td>54,0</td></tr><tr><td>38</td><td>CH</td><td>148,9</td><td>0,1</td><td>1,8</td><td>1,2</td><td>8,5</td><td>0,4</td><td>3,3</td><td>10,2</td><td>55,1</td></tr><tr><td>39</td><td>ambiance 1</td><td>178,8</td><td>0,1</td><td>1,9</td><td>1,4</td><td>9,4</td><td>0,5</td><td>4,1</td><td>13,8</td><td>66,8</td></tr><tr><td>43</td><td>ambiance 2</td><td>118,4</td><td>0,1</td><td>2,1</td><td>1,4</td><td>10,1</td><td>0,9</td><td>4,0</td><td>12,5</td><td>70,8</td></tr><tr><td>42</td><td>ambiance 3</td><td>114,0</td><td>0,1</td><td>2,1</td><td>1,4</td><td>10,1</td><td>0,5</td><td>4,0</td><td>12,7</td><td>70,9</td></tr><tr><td>41</td><td>ambiance 4</td><td>139,9</td><td>0,1</td><td>2,1</td><td>1,5</td><td>10,3</td><td>0,5</td><td>4,2</td><td>13,3</td><td>72,7</td></tr></tbody></table>

CH : cellule d'homogénéisation.

* correspondant à la valeur limite d'exposition (VLE).

FIGURE 23

Évolution de la concentration moyenne en équivalent $C_4H_8$ dans l'atelier d'impression
Average equivalent $C_4H_8$ concentration variation in printing shop

<figure><img src="image_23.png" /></figure>

graphie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse ainsi que le profil de concentration sont présentés Tableau V

et Figure 23. Le PID est placé dans la cellule d'homogénéisation et permet de suivre l'évolution de la concentration en

composés organiques lors de la campagne de mesures.
Les annotations figurant en rouge et en vert sur la *Figure 23* correspondent à l'activité des machines cinq couleurs et quatre couleurs le 6 juillet 2006. La période d'acquisition est de 15 secondes.

Les résultats des prélèvements en ambiance dans l'atelier d'impression sont concordants avec le profil de concentration obtenu avec le PID. Le profil de concentration montre des phases de pollution plus importantes lors des lavages automatiques et/ou manuels des deux machines à imprimer. Lors de l'arrêt des deux machines, entre 12h45 et 13h45, le niveau de pollution diminue. Les concentrations obtenues dépendent de l'activité effectuée sur chacune des deux machines. Les concentrations dans la cellule d'homogénéisation sont légèrement différentes des mesures effectuées aux points fixes (ambiance 1, 2, 3, 4). Cette différence est certainement due au fait que les points fixes sont situés à proximité des sources d'émission des deux machines.

## Débits d'émission

La détermination du débit de ventilation et des concentrations en ambi-

ce dans l'atelier d'impression permet de calculer les débits d'émission des deux machines. Les résultats sont donnés dans le *Tableau VI*.

Les débits d'émission en alcool isopropylique et en COV totaux suivent la même évolution que les concentrations respectives. Les débits d'émission mesurés à proximité des sources de pollution sont plus élevés que ceux obtenus à partir des mesures réalisées dans la cellule d'homogénéisation. En moyenne, sur une journée de travail, les débits d'émission des deux machines à imprimer (4 couleurs et 5 couleurs) en alcool isopropylique et en COV totaux sont respectivement de 91 mg.s⁻¹ et de 45 mg.s⁻¹ (cf. *Tableau VII*).

## Commentaires

Les produits utilisés dans cette imprimerie ont été testés lors des mesures réalisées sur la machine à imprimer installée dans la cabine ventilée de l'INRS. Ces mesures sur site avaient deux objectifs :

■ permettre de valider et d'extrapoler les mesures réalisées dans la cabine de l'INRS ;

■ déterminer la pertinence du bilan solvant.

Les corrélations entre le nombre de groupes d'impression et les débits d'émission en alcool isopropylique et en COV totaux sont données sur la *Figure 24*.

Les mesures réalisées avec 1, 2 et 9 groupes d'impression ont été réalisées avec le même pourcentage d'alcool isopropylique et les mêmes solvants de nettoyage.

En comparant les valeurs de débits d'émission en IPA obtenues au moyen de la méthode du bilan solvant (146 mg.s⁻¹ à 5 % d'IPA) et celles obtenues au moyen des mesures sur site (91 mg.s⁻¹ à 5 % d'IPA), nous pouvons dire qu'elles sont du même ordre de grandeur. Le bilan solvant permet donc d'avoir une estimation des émissions d'alcool isopropylique en fonction du pourcentage utilisé lors de l'impression. De plus, les mesures de débit d'émission en IPA effectuées dans la cabine et sur site au moyen des bilans solvants sont corrélées avec le nombre de groupes d'impression (cf. *Figure 25*).

## TABLEAU VI

<table><caption>Débits d'émission en alcool isopropylique (IPA) et en COV totaux des deux machines à imprimer situées dans l'atelier d'impression (CH : cellule d'homogénéisation)
Isopropylic alcohol (IPA) and VOC total emission flows for 2 printing presses located in printing shop (CH: homogenisation chamber)</caption><thead><tr><th rowspan="2">Date</th><th rowspan="2">Tube n°</th><th rowspan="2">Point de prélèvement</th><th colspan="2">Concentrations (mg.m<sup>-3</sup>)</th><th colspan="2">Débits d'émission (mg.s<sup>-1</sup>)</th></tr><tr><th>Alcool isopropylique</th><th>COV totaux (eqC)</th><th>qIPA</th><th>qCOV totaux</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="4">06/07/2006 matin</td><td>23</td><td>CH</td><td>98,8</td><td>62,8</td><td>72,2</td><td>45,9</td></tr><tr><td>25</td><td>CH</td><td>98,5</td><td>60,9</td><td>72,0</td><td>44,5</td></tr><tr><td>28</td><td>ambiance 1</td><td>150,6</td><td>61,4</td><td>110,0</td><td>44,9</td></tr><tr><td>26</td><td>ambiance 2</td><td>107,9</td><td>56,0</td><td>78,8</td><td>40,9</td></tr><tr><td rowspan="5">06/07/2006 après midi</td><td>27</td><td>ambiance 4</td><td>112,1</td><td>51,7</td><td>81,9</td><td>37,8</td></tr><tr><td>37</td><td>CH</td><td>121,3</td><td>54,0</td><td>88,6</td><td>39,4</td></tr><tr><td>38</td><td>CH</td><td>148,9</td><td>55,1</td><td>108,8</td><td>40,3</td></tr><tr><td>39</td><td>ambiance 1</td><td>178,8</td><td>66,8</td><td>130,6</td><td>48,8</td></tr><tr><td>43</td><td>ambiance 2</td><td>118,4</td><td>70,8</td><td>86,5</td><td>51,7</td></tr><tr><td rowspan="2"></td><td>42</td><td>ambiance 3</td><td>114,0</td><td>70,9</td><td>83,3</td><td>51,8</td></tr><tr><td>41</td><td>ambiance 4</td><td>139,9</td><td>72,7</td><td>102,2</td><td>53,1</td></tr></tbody></table>

## TABLEAU VII

<table><caption>Débits d'émission moyens en alcool isopropylique et en COV totaux des deux machines à imprimer situées dans l'atelier d'impression
Average isopropylic alcohol and VOC total emission flows for printing presses located in printing shop</caption><thead><tr><th rowspan="2"></th><th colspan="2">Débits d'émission (mg.s<sup>-1</sup>)</th></tr><tr><th>qIPA</th><th>qCOV totaux</th></tr></thead><tbody><tr><td>Matin</td><td>83</td><td>43</td></tr><tr><td>Après midi</td><td>100</td><td>48</td></tr><tr><td>Moyenne</td><td>91</td><td>45</td></tr></tbody></table>
<caption>FIGURE 24</caption>

Corrélation entre le nombre de groupes d'impression et les débits d'émission
Correlations between number of printing units and emission flows

<figure><img src="image_24.png" /><figcaption>FIGURE 25</figcaption></figure>

Corrélation entre les débits d'émission en IPA et le nombre de groupes d'impression
Correlations between IPA emission flows and number of printing units

<figure><img src="image_25.png" /></figure>

En revanche, si l'on compare les résultats des débits d'émission en COV obtenus par les différentes méthodes, les corrélations avec le nombre de groupes d'impression ne peuvent être établies. En effet, le bilan solvant tient compte de l'utilisation de solvant pour toutes les opérations effectuées dans les ateliers d'impression alors que les mesures effectuées dans la cabine ou sur site ne tiennent compte que des opérations unitaires de nettoyage de la machine. Les émissions de COV générées lors des opérations annexes au procédé sont loin d'être négligeables.

Il est important de souligner que
les bilans solvants ne permettent d'avoir

qu'une estimation des émissions diffuses avec une incertitude non négligeable. Cette méthode très globale, permet néanmoins de réaliser un suivi des émissions chaque année et d'établir à partir de ce suivi un plan d'action visant à réduire les émissions diffuses.

DISCUSSION
ET CONCLUSION

Étant donné l'état actuel des connaissances sur les émissions de COV générées lors du procédé d'impression offset feuilles et l'intérêt pour la profession, il était indispensable d'identifier les sources de pollution, de qualifier et de quantifier les débits d'émission. Ces mesures avaient pour objectif principal de déterminer l'impact potentiel des émissions de COV sur la santé des opérateurs et sur l'environnement et de mettre en œuvre des moyens de réduction.

Les travaux portant sur l'évaluation
des débits d'émission dans ce secteur
ont permis :

d'appliquer certaines méthodes
sur site en fonction des caractéristiques
des différents ateliers, de montrer leur
faisabilité et d'examiner l'exploitation
qui peut en être faite par le préventeur ;

d'utiliser une méthode norma-
lisée en laboratoire sur une machine à
imprimer et de déterminer l'influence
des différents paramètres intervenant
dans le procédé ;

de limiter et réduire les émis-
sions diffuses au moyen d'actions les
plus pertinentes et les plus efficaces
afin d'améliorer les conditions d'hygiè-
ne de travail.

En effet, les mesures de débits d'émission réalisées au lycée technique ont permis d'identifier les sources de pollution, de mettre en évidence des phases de pollution maximale ainsi qu'une accumulation de la pollution due à un manque de renouvellement d'air en fin de journée. La connaissance des débits d'émission des différentes sources polluantes a donc rendu possible la détermination du débit d'air à mettre en œuvre pour améliorer les conditions d'hygiène et de santé des élèves et des enseignants.

Les résultats de l'étude paramétrique réalisée dans la cabine de l'INRS ont mis l'accent sur l'importance et l'influence de facteurs identifiés sur les émissions de COV générées lors de ce procédé d'impression. Afin de réduire ces émissions de COV, ces travaux ont mis en évidence la nécessité :

d'informer et de former les opé-
rateurs sur une méthodologie moins
émissive et sur l'importance du contrôle des caractéristiques de la solution de mouillage ;

d'utiliser des solvants ayant des points d'éclair supérieurs à 55°C ;

d'optimiser les réglages des nettoyages automatiques de la machine et de réduire les nettoyages de la batterie d'encrage qui sont les plus émissifs ;

d'optimiser la composition de la solution de mouillage en travaillant avec un plus faible pourcentage d'alcool isopropylique. Pour cela, il est possible d'utiliser un nouveau type de blanchet qui nécessite une plus faible quantité d'eau de mouillage et permet ainsi de réduire les concentrations en alcool isopropylique. De plus, d'autres produits de substitution de l'alcool isopropylique commencent à se développer, mais nécessiteront le traitement des phases liquides où des polluants toxiques auront été transférés ;

d'aménager un poste de lavage spécifique pour le nettoyage des pièces de petites tailles (comme, par exemple, des fontaines à solvants) ;

de bien gérer tous les déchets (utilisation de poubelles fermées...) ;

d'installer une ventilation générale pour renouveler suffisamment l'air.

Les bilans solvants établis dans les quatre ateliers d'impression (A, B, C, D) permettent d'obtenir un ordre de grandeur des émissions diffuses dans chaque atelier sans effectuer des campagnes de mesures souvent lourdes à mettre en œuvre au moyen de corrélations établies. Dans les cas où le bilan solvant est réalisable, il doit permettre :

d'orienter les actions à mener afin de maîtriser et réduire la consommation et les émissions de solvants (choix en matière d'équipements de production et de traitement des COV, changement de méthode de travail...) ;

de limiter les émissions diffuses et donc d'améliorer les conditions d'hygiène du travail ;

d'apprévender les éventuelles dérives de fonctionnement de l'installation.

Les mesures effectuées dans l'atelier d'impression B ont permis, d'une part, d'extrapoler les débits d'émission correspondant à un et deux groupes à neuf groupes d'impression et, d'autre part, d'apprécier la pertinence des résultats du bilan solvant.

L'évaluation des débits d'émission en alcool isopropylique et en COV a permis de distinguer les différentes phases du procédé, de déterminer l'influence des paramètres intervenant dans le procédé et de voir l'importance des émissions de COV engendrées lors des opérations annexes au procédé.

Grâce aux corrélations obtenues par les différentes expérimentations, il est possible d'estimer le débit d'émission d'une machine à imprimer en fonction du nombre de groupes d'impression et, surtout, de préconiser des moyens simples pour diminuer de façon notable les émissions de COV.

Il serait utile de pouvoir effectuer d'autres mesures de débits d'émission en entreprises pour des machines de tailles différentes afin d'affiner les courbes de corrélation.

Un certain nombre d'actions et de préconisations peuvent être rapidement mises en œuvre pour réduire les émissions de COV dans les ateliers d'impression et améliorer les conditions d'hygiène de travail et environnementale. Ces actions peuvent être hiérarchisées de la manière suivante :

### Réduction des émissions à la source

Optimisation des performances des installations de nettoyage automatique (diminution des quantités de solvants).

Choix de solvants moins émissifs (utilisation de solvants à point d'éclair supérieur à 55°C et solvants végétaux).

Réduction des émissions d'alcool isopropylique (limiter la concentration à 5 % d'alcool isopropylique).

Autre source de progrès : développement de nouveaux blanchets pour réduire les émissions d'alcool isopropylique, étude complémentaire permettant d'étudier la toxicité et l'intérêt d'utiliser des encres végétales.

### Information - Formation

Sensibilisation du personnel aux risques chimiques et aux phases polluantes du procédé.

Formation sur l'optimisation des réglages des machines offset feuilles (manuel et automatique: utilisation minimale de produits).

### Conception des locaux

Séparation des locaux (les machines à imprimer, les lieux de stockage du papier imprimé et des produits chimiques doivent être isolés des autres postes de travail).

Ventilation des ateliers pour éviter les phénomènes d'accumulation.

Réduction de la pollution annexe (mise en place de poubelles ventilées, fontaine à solvant...).

Reçu le : 11/05/2007
Accepté le : 26/06/2007

### Remerciements :

Ce projet a été mené en collaboration avec l'ADEME, la FICG et le GOTA.
BIBLIOGRAPHIE

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[10] Directive 1999/13/CE du Conseil du 11 mars 1999 relative à la réduction des émissions de composés organiques volatils dues à l'utilisation de solvants organiques dans certaines activités et installations – Journal Officiel n° L085 du 23-03-1999.

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[12] LECLER M.T., SUBRA I., NICOT T., HECHT G. – Rapport ADEME soumis. Analyses qualitatives et quantitatives des émissions de composés organiques volatils émises lors du procédé d'impression offset feuilles, mars 2007.