Préface - IMO

Troisième Forum R&D La lutte en mer contre les pollutions par hydrocarbures lourds et visqueux – Session II
DENSITE DU PETROLE
La densité du pétrole est le facteur crucial l’amenant à sombrer ou à être submergé. Des études
ont démontré que des hydrocarbures présentant une densité supérieure à 0,90 g/mL et, plus
particulièrement, lorsque cette densité se rapproche de la densité de l’eau de mer (1,024 g/mL),
peuvent être submergés sous certaines conditions (Clark et al., 1987). Plusieurs rapports font état
d’une densité de pétrole dépassant celle de la couche supérieure d’eau de mer et sombrant vers une
pycnocline ou vers le fond. De tels hydrocarbures présentent une densité supérieure à 1,00 g/mL,
voire supérieure à 1,024 g/mL.
Il est important de savoir, pour la densité du pétrole, que l’augmentation de la densité avec celle
de la taille moléculaire n’est pas linéaire, pas plus qu’il y a nécessairement augmentation. La densité
de nombreux composés d’hydrocarbures n’augmente pas au-delà de 1,0 g/mL, en parallèle avec
l’accroissement de leur chaîne moléculaire. Seuls les composés hétéroatomes (contenant de
l’oxygène, de l’azote, du soufre et des métaux) possèdent des densités proches de celle de l’eau. Par
conséquent, de nombreux pétroles, même fortement altérés, n’atteindront pas les densités qui les
feront sombrer ou être submergés. La composition chimique du pétrole joue un rôle très important. De
tous les incidents rapportés, seuls les pétroles lourds résiduels ont sombré.
Il existe plusieurs mécanismes qui sont à l’origine de l’augmentation de la densité du pétrole :
1. L’évaporation est le mécanisme grâce auquel la densité de la plupart des pétroles augmente.
De nombreuses études sur l’évaporation et les changements de densité ont démontré que
l’évaporation seule ne peut faire augmenter suffisamment la densité pour faire sombrer le pétrole
(Lee et al., 1989). L’évaporation ne fait augmenter la densité d’un pétrole suffisamment pour
sombrer qu’uniquement lorsque la densité du pétrole est proche de celle de l’eau douce et de l’eau
de mer. Une corrélation entre la densité et l’altération effectuée pour cette étude montre que pour
chaque pour-cent d’altération, la densité de la plupart des pétroles n’augmente que de 0,2%. Par
exemple, un pétrole résiduel lourd ayant une densité de 1,000 g/mL et qui perdrait 3% par
évaporation, aurait une densité de 1,002 g/mL. L’évaporation ne risque donc pas de modifier
radicalement la densité d’un pétrole.
2. La dissolution de certains composés dans la colonne d’eau peut résulter en une faible
augmentation de la densité (Lee et al., 1989). Cette augmentation est une faible fraction de
l’augmentation causée par l’évaporation et est donc insignifiante pour le fait de sombrer ou d’être
submergé.
3. Une diminution des températures peut engendrer une augmentation de la densité du pétrole.
La corrélation montre qu’une augmentation de 0,07% de la densité du pétrole pour chaque degré
perdu est inférieure à l’augmentation correspondante au niveau de la densité de l’eau. Par
conséquent, les effets de la température n’entrent pas en ligne de compte pour le fait de sombrer.
4. On pense que la photo-oxydation provoque la formation de composés oxygénés d’une densité
supérieure. Des études ont montré que certains pétroles sont sujets à la photo-oxydation et que
cela en augmente la densité (Bobra and Tennyson, 1989). La photo-oxydation peut résulter en la
formation d’une ‘peau’ sur le pétrole. Lorsque cette peau s’enlève, elle révèle un pétrole
relativement peu altéré en dessous. La photo-oxydation n’a pas été suffisamment étudiée pour
pouvoir développer des règles générales relatives à l’augmentation de la densité.
5. L’absorption de matières minérales résulte en l’augmentation de la densité du pétrole. Après
le naufrage du Nestucca, les plongeurs ont trouvé des particules de pétrole flottant sur une
pycnocline située à environ 4 mètres sous la surface. Des échantillons de ces particules ont été
prélevés et analysés. Il s’avéra que les particules présentaient une densité générale d’environ
1,015 g/mL. Elles contenaient une quantité significative de sable et, une fois ce sable enlevé, la
densité est descendue à 0,99 g/mL. Les matières minérales se sont séparées d’elles-mêmes des
échantillons prélevés, indiquant que ce phénomène est de courte durée.
Des études approfondies ont été menées récemment sur les interactions au niveau des particules
de pétrole (Owens et al., 1994). Les résultats indiquent que l’interaction au niveau des particules
de pétrole est un phénomène fréquent, surtout à proximité du littoral, et que cela engendre une
augmentation de la densité.
6. Les résidus brûlés peuvent être plus lourds que l’eau douce, voire plus lourds que l’eau de
mer. Les résidus sont plus lourds que le pétrole originel pour deux raisons : la disparition des
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