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L’impact sur la santé publique de l’exploitation des centrales électriques à charbon : un épiphénomène ou un problème majeur ?

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danger-charbonUn esprit non averti serait enclin à penser que l’usage du charbon comme combustible pour la production d’électricité ne doit pas être si dangereux. Il aura peut-être tendance à considérer, suite aux accidents de Tchernobyl et Fukushiman, que le charbon doit être significativement moins dangereux que le nucléaire. L’Allemagne, pourtant précédée d’une réputation de culture de la sécurité qui n’est pas feinte, n’envisage-t-elle pas désormais de remplacer du nucléaire par du charbon?

Le même esprit non averti constatera également que notre journal préféré, quel qu’il soit ou presque, voit facilement des morts partout dès qu’il y a le moindre soupçon de particule alpha quelque part, alors que la mise en service d’une centrale à charbon par semaine dans le monde n’a pas l’air de l’émouvoir plus que cela. Dans ce cas, le charbon ne doit pas être dangereux !

Malheureusement, ce n’est ni la première ni la dernière fois que la réalité n’est pas exactement conforme à l’opinion de la majorité, ni aux informations qui sont le plus reprises dans les media. Si nous y regardons d’un peu plus près, le charbon est, et de très loin, la plus dangereuse des formes d’énergie que nous utilisons sur terre, qu’il s’agisse de ses impacts sanitaires ou environnementaux.

La mise en route prochaine de la centrale électrique à charbon de la cimenterie Dangote à Pout dont les impacts environnementaux ont été largement commentés par des experts dans la presse et le lancement de projets de centrales électriques au charbon à Bargny par la Senelec et à Mboro par un producteur indépendant (Africa Energy), incitent à s’interroger sur l’impact de leur exploitation sur la santé publique. En ce qui nous concerne, nous voudrions aborder la question sous l’éclairage de faits et chiffres qui parlent d’eux-mêmes.

A l’image des braves mineurs qui travaillent en amont dans l’exploitation des mines de charbon, les personnes et les travailleurs exposés au charbon au cours de son transport, de sa manutention, de son stockage, de son retraitement et son utilisation sont confrontés à l’inhalation chronique de tout un tas de substances toxiques pour leurs poumons, qui provoquent à long terme (après 20 ans pour la principale d’entre elles) des maladies pulmonaires souvent mortelles, regroupées sous le nom de pneumoconiose.

La première d’entre elles est la silicose, qui résulte de l’inhalation de fines particules de silice, Les mineurs y étaient très souvent exposés en Europe, et c’est encore le cas dans de nombreuses mines dans le monde.
L’inhalation de fines particules de charbon peut conduire à une maladie pulmonaire voisine qui s’appelle l’anthracose, dont les conséquences sont à peu près les mêmes que celles de la silicose, et les dégâts au sein des mineurs à peu près identiques. Ces maladies pulmonaires, silicose et anthracose, sont toutes les deux proches de l’asbestose, maladie des poumons elle aussi mortelle qui a été contractée par les ouvriers qui pulvérisaient de l’amiante en fibres dans l’intérieur des bâtiments.

En extrapolant les données issues des études réalisées entre 1900 à 2000, on peut retenir que la mortalité directe dans les mines de charbon engendre un peu moins de 10.000 décès par an. Comme 66% du charbon (soit environ 4,5 milliards de tonnes) sera utilisé pour produire environ 8.000 Téra-Watts-heures (TWh) d’électricité dans le monde (un TWh = un milliard de kWh), cela signifie que chaque TWh électrique au charbon cause environ 0,8 mort immédiate pour l’extraction du charbon (en moyenne mondiale).

Plus encore que pour les accidents de mine, il est difficile de disposer d’une évaluation fiable de la mortalité mondiale qui découle de ces maladies professionnelles, car il s’agit d’effets différés, donc qui surviennent pour partie à un moment où les mineurs ne sont plus en activité, ou plus en activité dans le domaine minier. Seuls des suivis de cohorte et des études épidémiologiques permettent d’y voir clair. Par exemple, une autopsie systématique conduite sur une cohorte de mineurs décédés aux USA, entre 1972 et 1996, a montré que 23% avaient une silicose pulmonaire (mais ils pouvaient être morts d’autre chose), et plus 50% une silicose des ganglions lymphatiques. Mais les autopsies systématiques ne sont pas la règle partout ! En France, 34.000 morts par silicose ont été enregistrées de 1946 à 1987, ce qui, rapporté à la production de 1926 à 1967 (pour tenir compte de l’effet différé), représente environ 60 morts par million de tonnes extraites !

Comme les conditions d’exploitation des pays émergents sont assez similaires à celles des pays occidentaux au début du 20e siècle, l’effet de ces maladies professionnelles (essentiellement anthracose et silicose) doit s’y situer dans une fourchette de 50 à 100 morts par million de tonnes extraites, avec un effet différé de 20 ans environ. La production de charbon de 2010 évaluée à 7 milliards de tonnes environ occasionnera ainsi à 250.000 à 500.000 morts prématurées « plus tard », au sein d’une population de mineurs de 10 millions de personnes environ cette année-là.
A nouveau, ramenée à la production électrique correspondante, cela signifie qu’un TWh électrique au charbon est à l’origine, en moyenne mondiale, d’environ 20 morts différées de mineurs par silicose, anthracose, et d’autres pathologies.

Les centrales à charbon mobilisent les 2/3 de la production mondiale de charbon. A l’occasion de la combustion du charbon, divers composés, soit présents dans le charbon, soit formés par la combustion, vont être libérés.
La combustion du charbon produit du SO2 (dioxyde de soufre). Le SO2 est un facteur aggravant de pathologies cardiovasculaires et pulmonaires. Ce SO2 se combine également avec l’eau atmosphérique pour former de l’acide sulfurique, qui acidifie l’eau de pluie puis les sols, pouvant accélérer le dépérissement d’espèces végétales.
Comme pour toute combustion à l’air, il va y avoir une production d’oxydes d’azote (NOx), qui, entre autres, conduisent à la formation d’ozone quand ils sont mélangés à des hydrocarbures imbrûlés avec beaucoup de soleil (l’ozone est un irritant et un toxique).

Une combustion d’un corps solide n’est jamais parfaite : elle libère des molécules d’hydrocarbures imbrûlés. Dans cet ensemble, il va souvent y avoir un peu de méthane, mais aussi des hydrocarbures aromatiques, il s’agit de molécules contenant un cycle benzénique dont l’effet cancérigène est bien documenté.

Ensuite, on va trouver la libération de composés contenus dans le charbon, comme de l’arsenic, du fluor, du thallium, du sélénium, du plomb, du cadmium, du mercure et de l’uranium. Ces éléments forment des composés également toxiques selon leur concentration dans les eaux, sur le sol ou les airs.

Les centrales à charbon rejettent aussi des cendres sous deux catégories :
les cendres qui tombent au fond de la chaudière de la centrale pendant la combustion (bottomash), et qui regroupent les particules qui sont trop massives pour être emportées par la fumée chaude ;
les cendres qui sont emportées par les fumées (fumées qui sont essentiellement composées d’air très chaud), appelées cendres volantes (flyash). Une partie est capturée par les filtres à fumée, mais une partie s’échappe à l’air libre (notamment les particules de moins de 10 microns de diamètre). Ce sont les cendres volantes les plus fines qui contiennent les plus fortes concentrations des éléments trace mentionnés ci-dessus. Une centrale moderne rejette à l’air libre environ 100 grammes de poussières (suies et cendres volantes) par MWh, soit 100 tonnes par TWh, mais les centrales peu performantes ont des taux de rejets bien supérieurs.

Une centrale à charbon ayant un rendement de 33% (ce qui est le rendement moyen des centrales à charbon dans le monde) va consommer environ 400 kg de charbon pour produire 1 MWh électrique. Avec 20% de cendres sur poids entrant, il sortira environ 80 kg de cendres. 1 TWh électrique (donc un million de MWh, ou un milliard de kWh) signifie donc 400.000 tonnes de charbon consommées, et 80.000 tonnes de cendres produites. Une centrale de 500 MW tournant « en base » (7.000 heures dans l’année), et qui fournira 3,5 TWh électriques, va quant à elle consommer près de 1,5 million de tonnes de charbon, produire 300.000 tonnes de cendres, et émettre à l’air 350 tonnes de suies et particules fines chargées de produits toxiques. L’Allemagne, qui produit 300 TWh d’électricité au charbon (avant son abandon annoncé du nucléaire), produit donc environ 25 millions de tonnes de cendres par an et envoie environ 30.000 tonnes de particules fines dans l’air.

Les cendres non volantes peuvent elles aussi être source d’inconvénients divers. Avant d’être éventuellement évacuées pour être utilisées comme matériau de remblai (ce qui est leur utilisation la plus fréquente), ces cendres sont généralement entreposées près des centrales sous forme de terrils, ou dans des bassins de rétention, et peuvent donner lieu, par lixiviation (action de l’eau qui entraîne les éléments solubles), à des pollutions locales qui peuvent être graves pour l’homme et les animaux.

Mais ce sont les cendres volantes et les particules fines non arrêtées par les dispositifs de filtration qui ont les effets sanitaires potentiellement les plus négatifs. Leur impact sur la santé peut se traduire par des atteintes pulmonaires, cardiovasculaires, sanguines et cérébrales. Ceci se traduit par une augmentation des crises d’asthmes surtout chez les enfants dont leur système immunitaire est immature, l’allergie, les bronchites, l’emphysème et les cancers pulmonaires.

La mortalité cardiovasculaire augmente de 12 à 14% si la concentration de particules fines augmente de 10 microgrammes. Il faut aussi souligner l’augmentation des arythmies, des ischémies myocardiques, l’athérosclérose et l’hypertension artérielle. Au niveau du système vasculaire on peut signaler une augmentation de la coagulabilité sanguine et des thromboses périphériques. Au niveau cérébral, on note une augmentation des accidents vasculaires cérébraux.

Le système de refroidissement des centrales à charbon peuvent utiliser l’eau de mer ou puiser directement ses besoins au niveau la nappe phréatique. Il rejette dans la nature les métaux lourds tels que le mercure qui peuvent atterrir dans nos assiettes entrainant des atteintes neurologiques surtout chez l’enfant ou la femme enceinte. Ces eaux de refroidissement des centrales peuvent favoriser le développent des maladies infectieuses graves et mortelles comme la légionellose. Les légionnelles sont des bactéries d’origine hydro-tellurique présentes à l’état naturel dans les eaux douces (lacs et rivières) et les sols humides. A partir du milieu naturel, la bactérie colonise les sites artificiels lorsque les conditions de son développement sont réunies (température inférieure à 50°C).

Les systèmes qui comportent de l’eau stagnante, tours aéro-réfrigérantes, humidificateurs qui génèrent de la vapeur et des condensations sont des réservoirs potentiels de germes. La contamination se fait essentiellement par inhalation d’eau contaminée diffusée par les systèmes aéro-réfrigérants. Cette maladie se traduit par des signes pulmonaires ; un syndrome grippal ou des atteintes multi-viscérales. La mortalité peut atteindre 20% même dans les pays développés.
La prévention repose sur une surveillance environnementale et clinique qui nécessite un programme d’entretien régulier des réseaux, nettoyage pour éliminer le tartre, une circulation permanente de l’eau. L’objectif cible peut être de maintenir la concentration en légionnelles < 100 UFC / litre d’eau.

Il est cependant toujours difficile de savoir de combien on a raccourci la vie d’un « mort » par pollution atmosphérique. A-t-il perdu une semaine d’espérance de vie, ou 20 ans ? Quoi qu’il en soit, si l’on met bout-à-bout tous les effets des diverses pollutions atmosphériques engendrées par les centrales à charbon, ces dernières restent, aux dires des médecins, la plus mauvaise idée pour produire de l’électricité, et même sans tenir compte du changement climatique. Le charbon s’avère donc être, et de loin, la plus problématique des énergies que nous utilisons.

La synthèse effectuée par la Commission européenne, débouche sur la conclusion que la production électrique au charbon allemande, soit 300 TWh, engendre environ 10.000 morts prématurées par an dans ce pays à cause de la pollution de l’air par les particules fines.

Enfin, last but not least, le charbon est à l’origine d’un quart des émissions mondiales de gaz à effet de serre, et est donc un contributeur majeur aux futurs morts du changement climatique, même si leur nombre est évidemment encore plus difficile à quantifier que pour les impacts qui précèdent. Le salut sur notre terre passe par la recherche d’énergie propre comme le solaire ou l’éolienne.

Dr Amath WADE
Spécialiste en santé publique et médecine communautaire

Références

1. Katsouyanni et al., “Confounding and effect modification in the short term effects of ambient particles on total mortality : results from 29 European cities within the APHEA2 project”. Epidemiology, vol.12(5):521-31.
2. The unpaid health bill report, March 2013.

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