Test de validation de la sécurité du peroxyde d'hydrogène à haute concentration

Le peroxyde d'hydrogène à haute concentration (HTP) a des applications dans les industries spatiales et des fusées. En raison de l'utilisation spécifique, une très grande pureté du produit est requise. Jakusz SpaceTech Sp. z oo dispose d'une ligne de production qui permet de produire du peroxyde d'hydrogène en concentration 98%+ de haute pureté, conforme aux exigences de la norme restrictive MIL-PRF-16005F. Actuellement, le peroxyde d'hydrogène est disponible sur le marché européen dans une concentration de 87% au maximum, avec une pureté ne répondant pas aux exigences de la norme. Dans le cadre d'un projet réalisé pour l'Agence Européenne de la Bande Dessinée intitulé : « High Concentration Hydrogen Peroxyde Safety Validation Testing », Jakusz SpaceTech Sp. z oo prendra des mesures pour permettre l'introduction du peroxyde d'hydrogène produit de qualité HTP pour la vente et le transport en toute sécurité en Europe. Le projet comprend une analyse du droit des transports, sur la base de laquelle le produit sera classé et les emballages de transport certifiés. La prochaine étape consistera à développer des méthodes analytiques pour caractériser la composition chimique du HTP produit.

Le peroxyde d'hydrogène est une substance relativement stable, mais uniquement dans des conditions de pureté élevée et de stabilisation avec des composés appropriés. De petites quantités d'impuretés peuvent induire la décomposition du HTP en eau et en oxygène. Par conséquent, une pureté et un soin particuliers doivent être pris pendant le processus de production. Afin d'éviter une décomposition excessive, et par conséquent une diminution de la concentration en peroxyde d'hydrogène, à la fois pendant le transport et le stockage, des stabilisants appropriés sont ajoutés à la solution. Bien que l'ajout de stabilisants soit nécessaire pour maintenir la stabilité souhaitée du peroxyde d'hydrogène, leur quantité ne peut pas être dépassée pour deux raisons. D'une part, au-delà d'un certain optimum, une diminution de la stabilité du HTP peut être observée et d'autre part, et ceci est important dans le cas des moteurs de fusée, des substances supplémentaires peuvent se déposer sur le catalyseur provoquant une désactivation. En tenant compte de ces prémisses, le projet tentera de développer une composition optimale de mélange stabilisant assurant une stabilité élevée du peroxyde d'hydrogène.

La prochaine étape consistera à effectuer une série de tests analytiques pour déterminer la composition chimique du produit et vérifier la conformité à la norme MIL-PRF-16005F. La norme spécifie les teneurs requises des différents composants : anions (chlorures, phosphates, sulfates, nitrates), métaux, ion ammonium, carbone organique total (COT) et teneur en résidus secs après évaporation de la solution. Étant donné que le peroxyde d'hydrogène hautement concentré est hautement oxydant et corrosif, une analyse directe n'est pas possible dans certains cas. Les résultats obtenus pourraient être perturbés et l'équipement de mesure pourrait être endommagé. Pour cette raison, il sera nécessaire de développer des procédures de préparation d'échantillons pour l'analyse et des procédures d'essai applicables aux solutions de peroxyde d'hydrogène hautement concentrées. De plus, pour chaque type d'analyse, la vérification de la répétabilité de la méthode sera effectuée en effectuant des mesures quintuples. Pour atteindre l'objectif d'analyse des anions dans les solutions de peroxyde d'hydrogène, la recherche sera basée sur la technique de chromatographie ionique. Il sera difficile de soumettre des échantillons à cette analyse car ils ne peuvent absolument pas contenir de peroxyde d'hydrogène. Les études analytiques de la teneur en métal seront comparées sur la base de deux méthodes de préparation d'échantillons différentes ainsi que de deux techniques analytiques - la spectrométrie d'émission atomique à plasma à couplage inductif (ICP-OES) et la spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS).

En plus des études analytiques susmentionnées, la portée du projet comprendra le développement de procédures pour la mesure des propriétés physico-chimiques telles que la concentration, le pH, les solides dissous totaux (TDS) et la conductivité. De plus, la concentration sera comparée à l'aide de deux méthodes (calcul basé sur la densité mesurée et la méthode de titrage classique pour la détermination du peroxyde d'hydrogène à l'aide de permanganate de potassium).

Dans la prochaine étape du projet, le peroxyde d'hydrogène 98% + sera classé dans le cadre de l'Accord européen sur le transport international des marchandises dangereuses par route (ADR). Lors d'essais portant sur les propriétés explosives (classe 1 selon ADR), il sera vérifié si HTP présente une sensibilité aux ondes de choc et à l'effet des essais d'échauffement et d'allumage sous une fermeture étanche. De plus, les propriétés d'oxydation et de corrosion du HTP seront vérifiées, ainsi que sa température de décomposition.

La dernière étape du projet est la certification des emballages pour le transport du peroxyde d'hydrogène 98%+. A cet effet, une évaluation de la compatibilité des matériaux des bidons de 5L et 30L en PEHD sera réalisée. Une série de bidons sera assaisonnée au contact de HTP pendant 6 mois. L'effet du contact avec le PEHD sur le peroxyde d'hydrogène sera étudié en ré-analysant la composition chimique de la solution. Parallèlement, l'organisme de certification effectuera une série de tests pour vérifier la résistance des bidons aux stimuli mécaniques survenant pendant le transport.

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