Protéger l'environnement avec une caméra d'imagerie optique des gaz FLIR

Certaines usines des secteurs industriel, pharmaceutique et pétrochimique émettent des gaz qui peuvent nuire à l'environnement ainsi qu'à la santé du personnel de l'entreprise et des habitants des environs. Les agences de protection environnementale sont chargées de veiller à ce que ces émissions respectent les directives gouvernementales et internationales. Pour y parvenir, ces agences peuvent utiliser une caméra d'imagerie optique des gaz.
L'une des premières agences de protection environnementale européennes à avoir adopté cette technologie est l'Agence néerlandaise de protection environnementale Rijnmond (DCMR). « Cette technologie nous permet d'avoir une image nette des émissions fugitives réelles des sociétés de notre juridiction, » explique Rob van Doorn, directeur technique de DCMR. « C'est un outil très performant qui aide les agences comme DMCR à faire appliquer activement et efficacement les politiques de contrôle des émissions. »

La mission la plus importante de DCMR est sans doute de faire appliquer les réglementations concernant les émissions fugitives de gaz, car celles-ci ont un impact direct sur la santé et la qualité de vie des habitants des environs. Selon Van Doorn, il était toutefois très difficile de surveiller les émissions fugitives avant de faire l'acquisition de la caméra d'imagerie optique des gaz FLIR série GF. « On peut utiliser des calculs et des modèles pour obtenir une valeur théorique pour les émissions fugitives des réservoirs de stockage, des pipelines et autres, mais plusieurs récentes études internationales ont démontré que les chiffres réels des émissions sont généralement bien supérieurs à la valeur théorique prédite par les formules. Ces formules ne tiennent pas compte de la possibilité que les voies d'accès des installations de stockage ne ferment pas correctement, ou que d'autres problèmes de maintenance passés inaperçus provoquent des émissions fugitives supplémentaires. »

Au départ, Van Doorn a recruté des consultants externes pour contrôler les émissions fugitives réelles. « Mais nous avons bien vite compris que ce n'était pas une solution efficace à long terme. Les consultants facturent des frais très élevés pour chaque inspection, et notre budget n'était pas capable de prendre en charge la fréquence d'inspections que nous visions. C'est pour cela que nous avons envisagé d'acheter nous-mêmes un outil de surveillance des gaz fugitifs. »

La caméra FLIR série GF ne nécessite qu'une formation minime

Après avoir comparé plusieurs techniques, Van Doorn et ses collègues ont opté pour une caméra d'imagerie optique des gaz FLIR GF320. Les consultants que nous avions précédemment recrutés utilisaient des technologies comme le SOF (flux d'occultation solaire) et le DIAL (détection et évaluation de différentiel d'absorption lumineuse). Bien que ces techniques soient éprouvées et capables de quantifier les émissions, elles sont très chères à l'achat, difficiles à manier, nécessitent de transporter l'équipement dans de gros camions, et leur manipulation complexe exige une formation importante. Par comparaison, la caméra série GF est une solution bien plus abordable. Elle est également compacte, légère, portable et très facile d'emploi, avec une formation minimale. »

Une caméra d'imagerie optique des gaz est un instrument de mesure rapide et sans contact qui fournit à l'opérateur une vue d'ensemble immédiate de la situation. On peut l'utiliser dans les lieux difficiles d'accès car elle détecte les fuites faibles à plusieurs mètres de distance, et les grosses fuites à des centaines de mètres. Elle peut également mettre en évidence les fuites sur des véhicules en mouvement (camions, mais aussi barges et wagons).

Une prise en main aisée

L'achat de la caméra d'imagerie optique des gaz FLIR GF320 comprenait trois jours de formation au Centre de formation à l’infrarouge (ITC) pour les inspecteurs destinés à utiliser la caméra. Selon Van Doorn, la caméra d'imagerie optique des gaz FLIR GF320 est très facile à prendre en main. « J'ai été surpris de voir que nous pouvions travailler rapidement et efficacement avec la caméra, et atteindre de hauts niveaux de précision après seulement trois jours de formation. Et pour être totalement honnête, je ne suis même pas certain que la formation était nécessaire. La caméra est si facile à utiliser que vous pouvez sans doute l'utiliser pour vérifier s'il y a une fuite quelque part sans aucune formation. Son fonctionnement s'explique de lui-même. »

Absorption infrarouge

La caméra d'imagerie optique des gaz FLIR GF320 est dotée d'un détecteur infrarouge refroidi à l'antimoniure d'indium (InSb), qui produit des images thermiques avec une résolution de 320 × 240 pixels et une sensibilité thermique de 25 mK (0,025 °C). La fonctionnalité de visualisation des gaz de la caméra d'imagerie optique des gaz FLIR série GF est basée sur l'absorption par les gaz du rayonnement électromagnétique dans le spectre infrarouge. La plupart des gaz absorbent le rayonnement infrarouge sur des longueurs d'onde spécifiques. En d'autres termes, il y a des longueurs d'onde infrarouge où les gaz sont quasiment opaques. Toutes les caméras d'imagerie optique des gaz FLIR série GF contiennent un filtre spectral, une matrice à plan focal et un système optique spécifiquement ajustés sur des plages spectrales très étroites, où certains gaz absorbent le rayonnement infrarouge. Comme les gaz absorbent le rayonnement infrarouge et obstruent le rayonnement provenant des objets situés derrière la fuite, une fuite de gaz prend la forme d'une fumée blanche ou noire dans l'image thermique, selon que l'utilisateur a choisi le réglage « blanc chaud » ou « noir chaud ».

La caméra d'imagerie optique des gaz FLIR GF320 est réglée sur des longueurs d'ondes électromagnétiques comprises entre 3,2 et 3,4 µm, qui correspond à la portion du spectre électromagnétique où la plupart des hydrocarbures absorbent le rayonnement infrarouge.

Bien que la caméra d'imagerie optique des gaz FLIR GF320 soit vraisemblablement capable de détecter une multitude de gaz différents, elle a été testée en laboratoire sur 19 gaz courants dans la pétrochimie :

• Le benzène
• Le butane
• L’éthane
• L’éthylbenzène
• L’éthylène
• L’heptane
• L’hexane
• L’isoprène
• Le méthyléthylcétone (butanone)
• Le méthane
• Le méthanol
• Le MIBK
• L’octane
• Le pentane
• Le 1-Pentane
• Le propane
• Le propylène
• Le toluène
• Le xylène

Ces composés chimiques et ces gaz sont normalement invisibles à l'oeil nu, mais en raison de leurs propriétés d'absorption infrarouge, la caméra d'imagerie optique des gaz FLIR GF320 permet à l'opérateur de visualiser les fuites de gaz sous la forme de fumée dans la vidéo thermique en temps réel visible dans l'oculaire ou sur l'écran LCD de la caméra.

Une conception ergonomique

Outre la visualisation en temps réel, la caméra d'imagerie optique des gaz FLIR GF320 est également capable d'enregistrer les flux vidéo visible et thermique. « C'est très important parce que les volutes de fumée sont beaucoup plus visibles dans une vidéo que sur une image fixe, » explique Van Doorn. « Pour le signalement des fuites, la fonction d'enregistrement vidéo est cruciale. »

Pendant une inspection, l'opérateur réalise souvent de nombreux enregistrements vidéo. Conserver des archives vidéo en ordre n'est pas toujours facile au vu de la quantité d'enregistrements. Pour faciliter cette tâche, la caméra d'imagerie optique des gaz FLIR GF320 intègre automatiquement des données de localisation GPS dans les enregistrements vidéo. Grâce à la date, à l'heure et aux données GPS intégrées aux métadonnées de la vidéo, la gestion des archives est beaucoup plus simple.

Toutes les caméras d'imagerie optique des gaz FLIR série GF bénéficient d'une conception ergonomique, avec une poignée pivotante, des boutons à accès direct ainsi qu'un écran LCD inclinable (servant également de viseur). Avec un poids of 2,4 kg la caméra d'imagerie optique des gaz FLIR GF320 reste relativement légère et compacte par rapport aux autres outils de détection des gaz. Conçue du point de vue de l'utilisateur, la caméra d'imagerie optique des gaz FLIR GF320 offre une ergonomie avancée pour améliorer la sécurité et les performances de l'opérateur, tout en réduisant la fatigue du bras et de la main.

Après quelques mois d'utilisation de la caméra d'imagerie optique des gaz FLIR GF320, Van Doorn a été agréablement surpris par la précision avec laquelle il pouvait détecter les fuites. « La caméra est bien plus sensible que nous ne l'avions imaginé, en particulier quand on l'utilise en mode haute sensibilité, » explique Van Doorn. « Nous avons été étonnés de constater que même les fuites les plus ténues sont nettement visibles avec la caméra, même quand vous réalisez l'inspection à une certaine distance. »
Mode haute sensibilité

Le mode haute sensibilité (HSM) est inclus dans toutes les caméras d'imagerie optique des gaz de la série GF. C'est une technique de traitement vidéo par soustraction d'images qui améliore effectivement la sensibilité thermique de la caméra. La fonction HSM soustrait un pourcentage des signaux de pixels présents dans une image du flux aux images suivantes, de manière à renforcer les différences d'une image à l'autre et donc de rendre les fuites plus visibles dans les images résultantes.

Prévenir les émissions futures

« Nous travaillons depuis un certain temps avec la caméra et elle nous a permis de détecter des fuites et d'identifier des infractions qui n'auraient jamais été détectées sans la caméra. Il s'est avéré que des réservoirs de stockage, qui étaient toujours censés être en bon état et bien entretenus, présentaient des fuites importantes. Nous avons ainsi pu prendre des mesures pour éviter d'autres émissions. Je peux donc affirmer que la caméra a déjà fait la preuve de sa valeur. »

Agence de protection environnementale Rijnmond DCMR

DCMR est l'agence de protection environnementale régionale opérant à Rijnmond, la région du Port de Rotterdam aux Pays-Bas. En raison de la présence du plus grand port maritime d'Europe, cette région présente une forte concentration d'industries lourdes : raffineries, incinérateurs de déchets, sites de décharges, grandes usines chimiques et métallurgiques. Tous ces sites présentent un risque de pollution. C'est pourquoi le DCMR a été fondé en 1972 pour renforcer la protection environnementale de la région Rotterdam-Rijnmond. L'agence supervise et surveille des programmes de nettoyage visant à minimiser l'impact de la pollution du sol, de l'élimination des déchets et du bruit.