Éthylène glycol : contenu final, chapitre 2


2.1 Identité et propriétés physiques et chimiques

L’éthylène glycol (no CAS 107-21-1) fait partie du groupe le plus simple des substances chimiques organiques de la famille des glycols qui se caractérisent par deux groupes hydroxyles (OH) disposés en positions adjacentes sur une chaîne d’hydrocarbures (figure 1).

Figure 1 : Structure chimique de l’éthylène glycol

Figure 1. Structure chimique de l’éthylène glycol

Les propriétés physiques et chimiques de l’éthylène glycol, aussi connu sous les noms de monoéthylène glycol, d’éthane-1,2-diol et de glycol, sont présentées dans le tableau 1. L’éthylène glycol est un liquide transparent, incolore, inodore, pratiquement non volatil et visqueux (Nielsen et al., 1993). Il a un goût sucré et provoque une sensation de chaleur sur la langue lorsqu’il est avalé (Beasley et Buck, 1980). Sa pression de vapeur, de 7 à 12 Pa à 20 °C, est relativement faible (Verschueren, 1983; Howard, 1990) et sa constante de la loi de Henry, de 5,8 × 10-6 à 6,0 × 10-3 Pa·m3/mol, est faible (Hine et Mookerjee, 1975; Howard, 1990). L’éthylène glycol est complètement miscible avec l’eau (Canada, 1985; Budavari et al., 1989). Il est fortement hygroscopique et absorbe jusqu’à 200 % de sa masse en eau à une humidité relative de 100 % (Budavari et al., 1989). Le coefficient de partage octanol/eau de l’éthylène glycol (log Koe = - 1,36) est très faible (Verschueren, 1983; Budavari et al., 1989; Howard, 1990).

2.2 Caractérisation de la pénétration dans l’environnement

2.2.1 Production, importation et utilisation

La capacité de production mondiale d'éthylène glycol en 2006 était d'environ 19 500 kilotonnes (kt), dont la majeure partie entrait dans la production de polyéthylène téréphtalate (81,5 %) (Chinn, 2007).

Au Canada, trois entreprises (réparties dans quatre localités, toutes de l'Alberta) fabriquaient de l'éthylène glycol en 2006 : Alberta & Orient Glycol (à Prentiss), MEGlobal Limited (à Fort Saskatchewan et à Prentiss) et Shell Chemicals (à Scotford) (Chinn, 2007). La capacité annuelle totale en 2006 de ces trois entreprises était de 1540 kt réparties comme suit : 370 kt par l'Alberta & Orient Glycol (à Prentiss), 720 kt par les deux usines par MEGlobal Limited (à Fort Saskatchewan et à Prentiss) et 450 kt par Shell Chemicals (à Scotford) (Chinn, 2007).

Le Canada a produit 1 410 kt et importé 3 kt d'éthylène glycol des États-Unis en 2006. Au total, 1 200 kt d'éthylène glycol ont été exportées durant cette même année, principalement en Chine (Chinn, 2007).

Toujours la même année au Canada, l'éthylène glycol a principalement servi de composant des liquides d'antigel et de dégivrage, ainsi que dans la production de polyéthylène téréphtalate (PET) (Chinn, 2007). L'éthylène glycol ayant servi de composant des liquides d'antigel et de dégivrage totalisait 70 kt (33 % de la demande intérieure (Chinn, 2007). Cette quantité a graduellement baissé depuis 2000, montrant une légère augmentation en 2005 (Chinn, 2007). L'éthylène glycol ayant servi à la production de PET a augmenté depuis 2000 pour totaliser 69 kt en 2006 (31 % de la demande intérieure) (Chinn, 2007). Le PET entre dans la fabrication de résines, de fibres et de films qui sont ensuite convertis en produits variés comme les bouteilles, les emballages et les textiles (Chinn, 2007). La quantité d'éthylène glycol servant à d'autres applications telles que le traitement du pétrole et du gaz et diverses applications industrielles, notamment comme solvant, totalisait 70 kt en 2006 (Chinn, 2007; CIS, 2003).

En 2001, trois sociétés fabriquaient de l’éthylène glycol en quatre lieux au Canada (tous dans la province de l’Alberta) : Alberta & Orient Glycol (Prentiss, Alberta), Dow Chemical Canada (Fort Saskatchewan et Prentiss, Alberta) et Shell Chemical (Scotford, Alberta) [CIS, 2003]. La production annuelle totale de ces trois sociétés s’élevait à 1 440 kilotonnes (kt) en 2001 et se répartissait comme suit : 350 kt pour Alberta & Orient Glycol, 650 kt pour les deux usines combinées de la Dow Chemical et 440 kt pour la Shell Chemical (CIS, 2003). On compte actuellement au Canada deux sociétés fabriquant de l’éthylène glycol : la Dow Chemical Canada (produit commercialisé par MEGlobal) et la Shell Chemicals Canada Ltd (CIS, 2006). Des données plus récentes n’ont pas été relevées, mais il semble que la capacité de production ait été la même en 2004 (CIS, 2003).

Le Canada a aussi importé 7,34 kt d’éthylène glycol des États-Unis en 2001 et la quantité totale d’éthylène glycol (mono-, di- et tri-) exportée la même année s’élevait à 956 kt (CIS, 2003).

La plus grande partie de l’éthylène glycol utilisé au Canada en 2001 était destinée à des mélanges antigel et à des liquides de dégivrage dont le volume atteignait 83 kt, soit 49 % de la demande nationale (CIS, 2003). Cette valeur a diminué depuis 1999 (CIS, 2003). La quantité d’éthylène glycol utilisée pour la production de polyéthylène téréphtalate (résines et fibres) a augmenté depuis 1999 pour atteindre 52 kt, soit 30 % de la demande nationale, en 2001 (CIS, 2003). Le volume consacré au traitement du pétrole et du gaz est demeuré constant à 12 kt, soit 7 % de la demande nationale (CIS, 2003). Les 21 kt d’éthylène glycol restantes, qui représentent 12,5 % de la demande nationale, étaient destinées à des applications industrielles diverses, comme l’utilisation à titre de solvant (CIS, 2003).

L'éthylène glycol est présent dans divers revêtements de surface, dont la peinture au latex, comme solvant à évaporation lente ou comme stabilisateur des cycles gel-dégel, ainsi que pour assurer la coalescence et le contrôle par voie humide (Chinn, 2007; US EPA, 1986; NLM, 2009). Il est important de mentionner que des données indiquent au Canada une tendance au remplacement de l'éthylène glycol dans la formulation des peintures par d'autres solvants et stabilisateurs (ICI Canada, 2007). L'éthylène glycol sert de formulant dans les pesticides au Canada (confirmation par courriel de l'Agence de réglementation de la lutte antiparasitaire [ARLA] à Direction générale de la santé environnementale et de la sécurité des consommateurs [DGSESC] en septembre 2009, source non citée). Cette substance peut aussi entrer dans diverses catégories de produits dont ceux pour l'automobile comme les antigels ou les liquides de refroidissement, ainsi que le cirage et le polissage et le liquide de freinage; comme solvant dans les adhésifs, les cires et encaustiques pour parquets, les matériaux de calfeutrage et les coulis, les reboucheurs, les mastics à béton et le cirage à chaussures (NLM, 2009; Chinn, 2007; USEPA, 1986). De plus, l'éthylène glycol peut être utilisé comme composant des peintures émulsion de bitume, des liquides de refroidissement et de transfert de chaleur, des stratifiés basse pression, des diacétates de l'éthylène glycol, de la dynamite antigel, du mélange de solvants des esters de cellulose et de l'éther de cellulose (notamment comme plastifiant du cellophane), des encres d'impression, des encres à tampons encreurs, des encres à stylos à bille et des teintures à bois, des laques, des résines alkydes, des teintures de cuir, des textiles, des humectants et du stabilisant de mousse (ATSDR, 2007; Lewis, 2007; O’Neil et al., 2006). Les quantités utilisées au Canada pour la plupart de ces produits ne sont pas connues.

L’éthylène glycol peut être présent dans des produits pharmaceutiques à titre de solvant résiduel. La International Conference on Harmonisation of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for Human Use (ICH) considère cette substance comme un solvant de catégorie 2 ou un solvant dont la quantité doit être limitée dans les produits pharmaceutiques (ICH, 1997). La ICH et la United States Pharmacopoeia ont fixé une concentration limite de 620 ppm d’éthylène glycol pour les produits pharmaceutiques (ICH, 1997; USPC, 2007).

2.2.2 Sources et rejets

Le tableau 2 présente les données de l'Inventaire national des rejets de polluants (INRP) sur les volumes annuels totaux des rejets industriels d'éthylène glycol, éliminés et recyclés, de toutes les sources de 1994 à 2005. Ces données fluctuent d'une année à l'autre, mais indiquent une augmentation générale du total des rejets, tant ceux destinés à l'élimination que ceux acheminés au recyclage (leur somme servant de mesure indirecte de l'utilisation de cette substance), alors que les données révèlent une baisse des rejets non traités. Ainsi, tant les quantités que les proportions des rejets non traités ont baissé pendant cette période.

Les volumes annuels des rejets non traités d’éthylène glycol dans l’air, l’eau et le sol de toutes les sources déclarantes sont présentés dans le tableau 3 pour la période de 1994 à 2005. Depuis le pic noté en 1997, à 4 698 tonnes, les rejets totaux non traités ont présenté une tendance à la baisse et se sont élevés à 2 263 tonnes en 2005. Bien que les rejets dans l'atmosphère et le sol indiquent toujours une tendance à la baisse, les rejets dans l'eau ont quintuplé depuis 2000.

Rejets dans l’air

La quantité d’éthylène glycol non traité rejetée dans l’air a diminué depuis 1995 (tableau 3). Bien que l’industrie pétrochimique demeure la plus importante source de rejets (144 tonnes ou 49 %), des quantités appréciables sont aussi rejetées par l’industrie classique de l’extraction du pétrole et du gaz (85 tonnes ou 29 %), par celles des peintures et des revêtements (20 tonnes ou 7 %) et de la fabrication de résines et de caoutchoucs synthétiques (11 tonnes ou 4 %), et par les raffineries de pétrole (10 tonnes ou 3,5 %) [INRP, 2005].

Les autres activités industrielles sources de rejets sont la fabrication de freins et de moteurs pour les véhicules à moteur, l’imprimerie et l’extraction du minerai de fer. Ensemble, ces activités représentent près de 7 % des rejets totaux dans l’atmosphère (INRP, 2005). L’utilisation de produits de consommation contenant de l’éthylène glycol peut aussi contribuer aux rejets atmosphériques.

Rejets dans l’eau

Les rejets (non traités) dans l’eau ont augmenté de façon appréciable depuis 1994 où on déclarait des rejets de 91 tonnes provenant surtout des secteurs des produits du papier et de l’acier primaire. Une augmentation marquée des rejets a été notée en 2003 et cette augmentation s’est poursuivie jusqu’en 2005. Au cours de cette année­là, les rejets totaux dans l’eau déclarés s’élevaient à 572 tonnes dont 446 tonnes (78 %) en provenance du secteur du pétrole et du gaz. Bien que ce secteur ait déjà constitué la plus importante source de rejets dans l'eau, il n'a totalisé que 8 tonnes (1,4 %) des rejets en 2005. Les rejets des usines sidérurgiques s'élevaient à 44 tonnes (8 %).

Comme il est indiqué dans le Rapport sur l’état des connaissances scientifiques, l'éthylène glycol est utilisé en grandes quantités pour les opérations de dégivrage et d'antigivrage des aéronefs. Ces volumes seraient rejetés dans le sol (voir ci-dessous); cependant, les installations de collecte et les systèmes de drainage des aéroports peuvent en détourner d'importantes quantités vers le milieu aquatique. Cette question est traitée plus en détail à l'annexe D.

Rejets dans le sol

 (INRP) montrent que les rejets dans le sol étaient l’élément le plus important des rejets totaux non traités en 2005. Au cours de cette année­là, les vols aériens prévus et les activités de soutien au transport aérien ont été à l’origine de 95 % des rejets non traités dans le sol. On compte, comme autres sources de rejets non traités sur le sol, les usines de pâte chimique, les mines de diamants et la fabrication du ciment.

Depuis l’an 2000, plusieurs importants aéroports fédéraux ont construit des installations de manutention de l’éthylène glycol ou ont amélioré des installations déjà en place. De tels travaux ont été réalisés dans les aéroports suivants :

  • Ottawa (Macdonald-Cartier International) : une nouvelle installation de traitement biologique est entrée en activité en 2003.
  • Toronto (Pearson International) : l’installation centrale de dégivrage, construite en 1998, a été agrandie en 1999-2000. Trois aires de dégivrage supplémentaires ont été construites en 2004. Un contrat a été accordé en 2005 pour la construction d’une installation de recyclage de l’éthylène glycol sur place (GTAA, 2005).
  • Winnipeg (James Armstrong Richardson International) : une installation centrale de dégivrage est entrée en activité en 2005. On a débuté en 2001 l’aération des eaux du ruisseau Truro, l’un des deux plans d’eau récepteurs des eaux de ruissellement de l’aéroport.
  • Edmonton (International) : une installation de traitement par terres humides à écoulement sous la surface a été commandée en 2000-2001 pour le traitement sur place des liquides de dégivrage et d’antigivrage des aéronefs contenant de l’éthylène glycol.
  • Vancouver (International) : des travaux ont été amorcés pour la mise en place d’une nouvelle aire de dégivrage en 2005 et celle-ci était fonctionnelle en 2006.
  • Montréal (Trudeau) : des améliorations importantes ont été apportées depuis l’an 2000, notamment une nouvelle aire de dégivrage plus grande.

Les rejets, l'élimination et le recyclage de l'éthylène glycol dans les activités aéroportuaires au cours des années 1998 à 2005 sont présentés dans le tableau 4, qui, pour ces trois catégories, montre une augmentation des rejets totaux de 4 577 tonnes, en 1998, à 6 745 tonnes, en 2005. Cela s’explique par une augmentation de la quantité d’éthylène glycol qui a été recyclée ou éliminée. L’expression « éliminée » indique que l’éthylène glycol a fait l’objet d’un certain traitement avant d’être rejeté ou expédié vers une usine municipale de traitement des eaux usées.

Pendant la même période, de 1998 à 2005, les rejets non traités d’éthylène glycol ont chuté de 2 450 tonnes à 1 232 tonnes. Cela représente une réduction de 50 %. La fraction d’éthylène glycol rejetée sans traitement, par rapport au volume total des rejets (y compris les rejets recyclés et éliminés), a aussi diminué de façon constante pour passer de 53 %, en 1998, à 18 %, en 2005.

Rejets souterrains

Le tableau 3 montre que les injections souterraines (la plupart exécutées sur le terrain) avaient totalisé 77 tonnes en 1994, comparativement à quelque 93 tonnes ainsi éliminées selon le rapport de 2005. Un pic de 422 tonnes a été noté pour l’année de déclaration 2000. L’industrie du gaz naturel de l’Ouest du Canada est celle qui utilise le plus cette méthode d’élimination (INRP, 2005).

2.3 Devenir dans l’environnement

Le Rapport sur l’état des connaissances scientifiques présente une analyse détaillée du devenir dans l'environnement. Une fois dans l'environnement, les rejets d'éthylène glycol se divisent principalement dans l'eau de surface et l'eau souterraine. Il ne fait pas l’objet d’une bioaccumulation et ne persiste pas dans l’environnement, cela surtout à cause de sa biodégradation. Les gammes de ses demi-vies estimées sont généralement de 0,35 à 3,5 jours dans l’air, de 2 à 12 jours dans l’eau, de 4 à 24 jours dans l’eau souterraine et de 2 à 12 jours dans le sol, mais peuvent être plus étendues selon les conditions environnementales. Il a été montré que l’éthylène glycol faisait l’objet d’une biodégradation rapide dans le milieu aquatique et qu’il pouvait donc provoquer un appauvrissement de l’oxygène dissous (OD) dans les eaux réceptrices.

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