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Efficacité d’abattement des poussières et des composés organiques dans le traitement des fumées : données issues de mesures instrumentales à la cheminée

Artur Cokaj · 6 octobre 2026 · Mis à jour le 21 octobre 2026

Analyse de rapports d’essai à la cheminée sur trois configurations de traitement (laveur à eau seul, filtration, filtration avec filtre électrostatique) : méthodes UNI, pourcentages d’abattement en concentration et en débit massique, limites et cadre réglementaire.

Résumé

Objectif. Évaluer l’efficacité d’abattement des poussières et des composés organiques dans trois ensembles d’essais instrumentaux à la cheminée, répartis selon la configuration de traitement : laveur à eau seul (groupe A), filtration et filtration avec filtre électrostatique sur un procédé de torréfaction (groupes B et C), et cuisson au gril avec traitement (groupe D).

Méthodes. Prélèvements isocinétiques avec tube de Pitot, poussières par gravimétrie (UNI EN 13284-1), carbone organique total par détecteur à ionisation de flamme (UNI EN 12619), spéciation organique (UNI CEN/TS 13649), débits selon UNI 10169 et UNI EN ISO 16911-1, ozone par méthode OSHA 214. L’abattement est calculé en concentration et en débit massique.

Résultats. Avec le laveur à eau seul, les poussières sont passées de 516,5 à 24,8 mg/Nm³ (95,2 % en concentration, 93,6 % en masse). Avec la filtration, l’abattement par rapport à l’essai sans traitement a été de 42-72 % pour les poussières et de 73-79 % pour le COT ; la configuration avec refroidissement, filtre et filtre électrostatique a donné 2,3 mg/Nm³ de poussières et 10,8 mg/Nm³ de COT. Dans le groupe D : poussières 3,2 mg/Nm³, composés organiques 17 mg/Nm³, ozone <0,05 mg/Nm³.

Conclusions. Le traitement réduit de manière mesurable les deux classes de polluants, avec des différences entre les configurations. Un seul prélèvement par configuration et des prélèvements non simultanés limitent la portée des conclusions ; la comparaison aux limites régionales et locales dépend de la référence d’oxygène de l’autorisation.

Mots-clés : laveur à eau, filtre électrostatique, poussières, composés organiques volatils, émissions atmosphériques, torréfaction, efficacité d’abattement.

1. Introduction

L’efficacité d’un système d’abattement ne se démontre qu’en mesurant les polluants avant et après le traitement, avec des méthodes normalisées et en consignant les résultats dans un rapport d’essai. Ce travail réunit trois ensembles de rapports d’essai à la cheminée réalisés par des laboratoires externes entre 2014 et 2024, les classe par technologie et en déduit le pourcentage d’abattement en concentration et en débit massique.

Les mesures concernent deux types d’effluents : les fumées d’une installation de combustion traitées par un laveur à eau et les fumées d’un four de torréfaction du café traitées par des filtres et un filtre électrostatique. Les essais sont identifiés uniquement par le numéro du rapport et les normes techniques appliquées ; les personnes et les lieux ne sont pas indiqués.

Les objectifs sont au nombre de quatre : présenter les données avec leur méthode, calculer l’abattement, discuter les limites des comparaisons possibles et replacer les valeurs dans le cadre réglementaire régissant les émissions de cette activité.

2. Matériels et méthodes

Toutes les mesures ont été réalisées à la cheminée par des laboratoires d’essai externes, selon les normes UNI EN, UNI et OSHA indiquées dans les rapports. Le tableau associe à chaque paramètre la méthode et les groupes dans lesquels il apparaît.

2.1 Conditions de prélèvement

Groupe A. Section de prélèvement circulaire de 0,30 m de diamètre (0,070 m²), installation dans des conditions normales de fonctionnement. Deux prélèvements de 30 minutes le même jour (02/12/2014), en amont (14:53-15:23, 0,565 Nm³ aspirés) et en aval (15:33-16:03, 0,508 Nm³) du laveur.

Groupes B et C. Section circulaire de 0,20 m de diamètre (0,031 m²), prélèvements du 19/07/2024 à pleine charge (100 %) et dans des conditions de conduite constantes, avec sonde isocinétique et tube de Pitot de type S. La vitesse est mesurée en trois points (profondeur d’insertion de 5, 10 et 18 cm). Le COT est mesuré en continu avec un analyseur FID, les gaz de combustion avec un analyseur dédié, les composés organiques sur tubes à désorption thermique (2-5 L prélevés). Les quatre essais couvrent la plage 11:35-16:10 de la même journée. La référence législative déclarée est le D.Lgs. 152/2006.

Groupe D. Section circulaire de 0,30 m de diamètre, prélèvement du 07/06/2019 de 10:30 à 13:10, dans les conditions de fonctionnement les plus sévères (cuisson au gril à utilisation maximale).

2.2 Configuration des essais de torréfaction

Le rapport 241972.001 présente une contradiction : son en-tête indique « sans électrofiltre », tandis que le champ « installation d’abattement » indique « filtre + électrofiltre ». La configuration de cet essai ne peut être attribuée avec certitude sur la base d’indications incompatibles. Les données sont présentées pour identifier le problème documentaire ; la comparaison ne démontre pas, à elle seule, la contribution supplémentaire de l’électrofiltre.

2.3 Calcul de l’abattement

L’abattement en concentration est la réduction en pourcentage par rapport à la valeur en amont. L’abattement en débit massique tient également compte du débit normalisé sec de chaque point, car un débit supérieur en aval dilue la concentration sans réduire la masse émise.

Pour le groupe A, Cin et Cout sont les concentrations en amont et en aval. Pour les groupes C, Cin est la concentration de l’essai sans traitement (241972.003). La concentration ramenée à une teneur en oxygène de référence s’obtient avec la relation suivante.

Les rapports du groupe A indiquent l’incertitude élargie des poussières (k = 2, niveau de confiance de 95 %), utilisée pour calculer l’intervalle d’abattement dans les cas le plus défavorable et le plus favorable. Les rapports de 2024 déclarent que l’incertitude est fournie sur demande et évaluent la conformité sur la valeur rapportée, sans la prendre en compte ; les valeurs des groupes B et C sont donc présentées sans intervalle.

3. Résultats du groupe A : laveur à eau

Les poussières totales passent de 516,5 à 24,8 mg/Nm³, avec un abattement de 95,2 % en concentration et de 93,6 % en débit massique. Les valeurs mesurées figurent dans le tableau ; les grandeurs calculées sont signalées comme telles.

Le débit réel est le produit de la vitesse moyenne par la section de 0,070 m². Ramené aux conditions normales avec la température, l’humidité et la pression des rapports, il correspond au débit sec déclaré à 2 % près (environ 688 contre 700 Nm³/h en amont, 923 contre 930 en aval).

La baisse de température de 41 °C est cohérente avec l’action de refroidissement et de lavage du flux à l’eau. L’écart entre les deux abattements, de 1,6 point de pourcentage, dépend uniquement du débit supérieur relevé en aval (+32,9 % en Nm³/h secs, +19,5 % en m³/h réels) ; la discussion en examine les causes possibles.

4. Résultats des groupes B et C : torréfaction sans traitement, avec filtres et avec filtre électrostatique

Dans la comparaison numérique avec l’essai sans traitement, l’essai avec filtres présente une réduction de 42 % des poussières et de 73 % du COT ; le rapport 241972.001 présente des réductions de 72 % et de 79 %. La configuration de ce dernier essai est incertaine en raison du conflit documentaire décrit dans la section 2.2 : la comparaison ne démontre pas l’effet de l’ajout d’un filtre électrostatique. Les essais ont été réalisés le 19/07/2024 sur la même cheminée ; le tableau présente les valeurs mesurées.

4.1 Abattement par rapport à l’essai sans traitement

L’écart arithmétique entre les réductions calculées pour les deux essais est de 29,4 points de pourcentage pour les poussières, de 6,4 pour le COT et de 14,1 pour les composés individualisés. Le conflit sur la configuration du rapport 241972.001 empêche d’attribuer ces écarts au filtre électrostatique. Le débit massique de l’essai C2 est calculé avec un débit de 210 Nm³/h, supérieur de 14 % à celui des essais 241972.002 et 241972.003.

4.2 Spéciation des composés organiques (mg/Nm³)

Le tiret indique un composé non mentionné dans le rapport pour cet essai. Dans les trois essais de torréfaction, les trois aldéhydes (acétaldéhyde, 2-méthylpropanal, 2-méthylbutanal) et le 2-furfurylthiol apparaissent uniquement sans traitement. Les échantillons de spéciation sont de 2-5 litres : la donnée identifie les composés présents et en donne l’ordre de grandeur.

4.3 Gaz de combustion et essai de refroidissement

Le CO et les NOx sont très faibles pour tous les essais : de 1,4 à 4,5 mg/Nm³ pour le CO et de 0,1 à 0,6 mg/Nm³ pour les NOx, sans tendance liée au traitement. L’oxygène mesuré, de 20,3-20,4 %, indique un effluent très dilué, proche de la composition de l’air ambiant. Le CO2, les SOx et les acides n’ont pas été déterminés.

L’essai 241972.004 concerne la phase de refroidissement, avec un débit de 2100 Nm³/h et une vitesse de 23 m/s : il n’est pas comparable aux trois premiers. Ses concentrations sont plus faibles en partie sous l’effet de la dilution. Le débit massique du COT (22,7 g/h) est en effet plus élevé que celui des essais 241972.001 et 241972.002 (7,69 et 8,84 g/h), malgré une concentration inférieure.

5. Résultats du groupe D : ozone, poussières et VOC au point d’émission

Au point d’émission d’un système d’abattement des fumées et des odeurs, l’ozone était inférieur à la limite de quantification de la méthode, de 0,05 mg/Nm³. Les poussières et les composés organiques volatils sont mesurés dans le même prélèvement, comme le montre le tableau.

Le symbole « < » indique une valeur inférieure à la limite de quantification : le débit massique indiqué (0,000043 kg/h) est le produit de cette limite par le débit sec, 0,05 mg/Nm³ × 865 Nm³/h. Le résultat signifie donc « non quantifiable » et non « absent ». La limite équivaut à environ 0,023 ppm dans les conditions normales (0 °C, 1 atm).

La mesure est une analyse à la cheminée par la méthode OSHA 214:1995 sur un point d’émission. Ce n’est pas un essai d’émission d’ozone d’un appareil en chambre d’essai selon UL 867, qui possède une autre géométrie, un autre volume et une autre limite (0,050 ppm dans l’environnement d’essai).

Ce groupe ne comporte qu’un point de prélèvement, en aval du système : les rapports ne contiennent pas de valeur en amont et il n’est donc pas possible de calculer un pourcentage d’abattement.

6. Discussion

Les données montrent des abattements compris entre 42 % et 95 %, mais chaque comparaison est limitée par l’organisation des mesures. Cette section en indique les causes et l’effet sur les résultats.

6.1 Prélèvements non simultanés et débit (groupe A)

Les prélèvements en amont et en aval ont été réalisés en deux phases successives (14:53-15:23 et 15:33-16:03), séparées par un intervalle de dix minutes. Leur non-simultanéité est l’explication la plus probable de la différence de débit entre les deux points (700 et 930 Nm³/h secs), car les conditions de l’installation peuvent varier d’une phase à l’autre. À l’appui de cette lecture, les incertitudes des débits humides (±150 et ±200 Nm³/h) se recouvrent : 780 + 150 = 930 Nm³/h en amont et 1060 − 200 = 860 Nm³/h en aval.

Une augmentation réelle du débit serait en contradiction avec le refroidissement : à 43 °C au lieu de 84 °C, la même masse de gaz occupe 88,5 % du volume ((273+43)/(273+84)), alors que la vitesse a augmenté de 19,5 %. La masse émise n’augmente dans aucun cas : 361,6 g/h en amont et 23,1 g/h en aval. L’effet du débit sur le résultat est limité à 1,6 point de pourcentage (95,2 % en concentration, 93,6 % en masse).

6.2 Une référence non simultanée également dans les groupes B et C

L’essai sans traitement (241972.003) et ceux avec traitement ont été réalisés à des horaires différents, entre 11:35 et 15:34. L’émission d’un four de torréfaction varie selon la phase du cycle et le lot ; les rapports n’indiquent pas la phase de chaque prélèvement. L’écart entre les essais comprend donc l’effet du traitement et, dans une mesure non quantifiable, celui de la variabilité du procédé. Un seul prélèvement par configuration empêche d’estimer la répétabilité.

6.3 Poussières, masse recueillie et incertitude

L’augmentation de la masse des filtres est de 0,7-2,5 mg sur des volumes de 0,05-0,32 Nm³. Avec des masses aussi faibles, l’incertitude relative sur les poussières est supérieure à celle du COT, et les pourcentages d’abattement des poussières présentent une marge plus large que les autres. Les rapports n’indiquent pas l’incertitude pour ces essais.

6.4 Oxygène de référence

L’oxygène mesuré dans les essais de torréfaction est de 20,3-20,4 % : l’effluent est très dilué. En appliquant, à titre d’exemple de calcul, la référence de 17 % d’O2, les facteurs sont d’environ 5,7 pour O2 égal à 20,3 % et de 6,7 pour O2 égal à 20,4 %. Ces facteurs sont différents : lorsque l’oxygène mesuré change, les pourcentages calculés à partir des concentrations corrigées doivent être recalculés. La référence applicable pour la comparaison à une limite d’émission doit être vérifiée dans l’acte concernant l’installation.

6.5 Ce que les données ne mesurent pas

Aucun rapport ne contient de mesure olfactométrique (UNI EN 13725), de granulométrie des poussières, de SOx, d’acides, de métaux ou d’hydrocarbures aromatiques polycycliques. L’abattement des odeurs n’est donc pas démontré par ces essais, pas plus que le comportement du système dans le temps (saturation des filtres, nettoyage, dérive des performances). L’ozone (groupe D) a été mesuré en un seul point et sans valeur en amont.

7. Cadre réglementaire et comparaison aux limites

7.1 Niveau national

Les émissions atmosphériques des installations de production sont régies par la cinquième partie du D.Lgs. 152/2006. Les installations de torréfaction du café dont la production ne dépasse pas 450 kg/jour relèvent des activités dérogatoires de l’art. 272 et de l’annexe IV et sont soumises à une autorisation générale ou à une autorisation spécifique. Le décret ne fixe pas de valeur limite unique pour cette activité : les limites, les références d’oxygène et la fréquence des contrôles sont définies par les régions et les autorités compétentes dans leurs actes.

7.2 Exemples consultés de limites régionales et locales

Les valeurs suivantes ont été lues dans les documents publics cités dans les références et servent d’exemples. Elles ne décrivent pas la situation d’une installation particulière et ne remplacent pas l’acte d’autorisation applicable.

Les actes présentés dans le tableau prévoient des conditions et des prescriptions différentes. Les périodicités mentionnées ne coïncident pas non plus : le tableau indique un contrôle tous les deux ans pour Messina et annuel dans le cas de Lecce. Ces exemples ne définissent pas de périodicité générale pour d’autres activités ou installations.

7.3 Comparaison indicative aux valeurs mesurées

Toutes les valeurs des essais ont été mesurées sans correction de l’oxygène. Le tableau les présente également rapportées à 17 % d’O2 avec le facteur (21−17)/(21−O2 mesuré), soit 5,7 pour O2 à 20,3 % et 6,7 pour O2 à 20,4 %.

La comparaison doit être lue avec trois précautions.

1. Référence d’oxygène. La correction à 17 % a un sens pour les gaz de combustion d’un torréfacteur à chauffage direct. Les essais des groupes B et C mesurent un effluent avec 20,3-20,4 % d’O2, presque de l’air ambiant, et l’acte d’autorisation applicable peut prévoir ou non la correction pour ce flux. Sans correction, les valeurs de la configuration avec refroidissement (2,3 et 10,8 mg/Nm³) sont inférieures à toutes les limites des exemples ; avec la correction, les poussières de cette configuration (13 mg/Nm³) restent proches des limites les plus basses et le COT (62 mg/Nm³) dépasse la valeur de 50 mg/Nm³.
2. Point de prélèvement. Une limite s’applique à la cheminée désignée dans l’autorisation. Les essais décrits ici sont des prélèvements d’évaluation de l’abattement, et leur résultat n’équivaut pas à un contrôle de conformité d’une installation.
3. Un seul prélèvement par configuration. Un contrôle de conformité nécessite généralement plusieurs prélèvements dans des conditions représentatives et une comparaison tenant compte de l’incertitude de mesure.

Cette étude ne déclare donc pas la conformité aux limites. Elle constate que les valeurs de la configuration avec refroidissement et filtre + filtre électrostatique sont nettement inférieures à celles des autres groupes, et que la comparaison finale dépend de la référence d’oxygène choisie par l’autorité compétente.

7.4 Ozone

Les documents consultés ne mentionnent pas de valeur limite d’émission d’ozone à la cheminée pour ces activités. La mesure du groupe D (<0,05 mg/Nm³, limite de quantification de la méthode) est une donnée d’émission. La valeur de 0,050 ppm de la norme UL 867 se rapporte à un autre type d’essai, réalisé en chambre sur le produit, et ne doit pas être comparée à une mesure à la cheminée.

8. Conclusions

Les essais instrumentaux à la cheminée analysés dans cette étude montrent que le traitement des fumées réduit de façon mesurable les poussières et les composés organiques, et que l’ampleur de la réduction dépend de la configuration.

Avec le laveur à eau seul (groupe A), la concentration de poussières est passée de 516,5 à 24,8 mg/Nm³, avec un abattement de 95,2 % en concentration et de 93,6 % en débit massique. Avec les configurations à filtration (groupes B et C), l’abattement des poussières par rapport à l’essai sans traitement est compris entre 42 % et 72 % en concentration, celui des composés organiques totaux entre 73 % et 79 % ; la configuration avec refroidissement, filtre et filtre électrostatique a donné les valeurs absolues les plus faibles (poussières 2,3 mg/Nm³, COT 10,8 mg/Nm³). Lors de l’essai de cuisson au gril (groupe D), les poussières et les composés organiques ont atteint respectivement 3,2 et 17 mg/Nm³, et l’ozone est resté sous la limite de quantification (<0,05 mg/Nm³).

Les résultats doivent être lus avec les limites déclarées dans la section 6 : un seul prélèvement par configuration, des prélèvements non simultanés en amont et en aval, l’absence d’incertitude pour les poussières dans les groupes B et C, aucune mesure olfactométrique ou granulométrique. La comparaison aux limites régionales et locales dépend de la référence d’oxygène fixée par l’autorisation, et cette étude ne déclare la conformité d’aucune installation.

Des campagnes avec des prélèvements simultanés et répétés, l’enregistrement de la phase du cycle de torréfaction et des mesures olfactométriques sont nécessaires pour confirmer les résultats et quantifier l’effet de chaque étage de filtration.

9. Références

Normes techniques

UNI 10169:2001, Mesures des émissions - Détermination de la vitesse et du débit des flux canalisés.

UNI EN ISO 16911-1:2013, Émissions de sources fixes - Détermination manuelle et automatique de la vitesse et du débit volumique dans les conduits. Partie 1 : Méthode de référence manuelle.

UNI EN 13284-1:2003 et UNI EN 13284-1:2017, Émissions de sources fixes - Détermination de la concentration massique de poussières à de faibles concentrations. Partie 1 : Méthode gravimétrique manuelle.

UNI EN 12619:2013, Émissions de sources fixes - Détermination de la concentration massique en carbone organique total à l’état gazeux à de faibles concentrations.

UNI CEN/TS 13649:2015, Émissions de sources fixes - Détermination de la concentration massique des composés organiques individuels à l’état gazeux.

UNI EN 14792:2017, Émissions de sources fixes - Détermination de la concentration massique des oxydes d’azote (NOx).

UNI EN 15058:2017, Émissions de sources fixes - Détermination de la concentration massique du monoxyde de carbone (CO).

UNI EN 14789:2017, Émissions de sources fixes - Détermination de la concentration volumique en oxygène (O2).

UNI EN 14790:2006, Émissions de sources fixes - Détermination de la vapeur d’eau dans les conduits.

OSHA Method ID-214:1995, Ozone in workplace atmospheres (méthode de référence pour l’ozone).

UL 867, Standard for Electrostatic Air Cleaners (limite de 0,050 ppm d’ozone en chambre d’essai).

Textes législatifs et actes administratifs

D.Lgs. du 3 avril 2006, n. 152, cinquième partie (art. 267-298), en particulier art. 272 et annexe IV.

Città Metropolitana di Messina, Torréfaction du café et autres produits torréfiés, autorisation générale 2020.

Région Calabre, Annexes techniques, décret n. 6852 du 02/07/2021, fiche n. 9 Torréfaction du café.

Città di Lecce, Délivrance de l’AUA, décision de direction de 2016.