Soutenance mémoire
Dans un contexte mondial où les ressources naturelles sont limitées et les économies d’énergie valorisées et où le changement climatique constitue une préoccupation de plus en plus importante, les Etats et gouvernements du monde entier sont à la recherche de moyens, d’alternatives pour réduire la consommation des combustibles fossiles dans le secteur énergétique et les émissions de gaz à effet de serre. L’ampoule traditionnelle connue jusque-là éclaire bien mais ne convertit que 5% de l’électricité qu’elle consomme en lumière ; les 95% restants se dissipent en chaleur [32]. Pour pallier cela, l’une des solutions simples, que les gouvernements des pays développés ont appuyée depuis 2007, consiste à éliminer progressivement les ampoules inefficaces et inefficientes sur le plan énergétique (car étant de grosses consommatrices d’énergie) et à les remplacer par des ampoules « éco-énergétiques». Ainsi différents parlements ont adopté des mesures pour abandonner les ampoules à incandescence classiques. Dans certaines juridictions cela a été fait au travers d’une législation, alors que d’autres pays ont adopté des mesures volontaristes. L’argument avancé pour promouvoir cette mesure est l’amélioration du rendement énergétique en phase de consommation (par opposition aux phases de production et de recyclage) en utilisant des technologies d’éclairage alternatives de consommation électrique beaucoup plus réduite [32].
Ainsi à l’instar des pays industrialisés, certains pays dont le Sénégal, ont adopté le même principe. Sous l’emprise d’une demande énergétique totalement supérieure à l’offre, le domaine de l’électricité s’est vu augmenter sa production de 689 % entre 1971 et 2011. Malgré cette forte productivité, l’insuffisance énergétique est toujours d’actualité. A cela s’ajoute les émissions importantes de gaz à effet de serre liées à la production de cette électricité. C’est dans ce contexte que des lampes éco énergétiques ont intégré les marchés nationaux. Le Sénégal aspire ainsi à maîtriser la demande par adoption de ce programme. Il s’agit en effet d’un vaste programme qui vise à remplacer les lampes à incandescence par de lampes moins consommatrices d’énergie en l’occurrence les lampes à basse consommation. Cependant cette génération de lampes peut constituer des sources de déséquilibre sanitaire à type d’intoxication chimique et/ou de perturbations des processus biologiques de l’organisme. Une éventuelle pollution environnementale entre aussi en jeu et entraînerait une perturbation des différents compartiments de l’écosystème dont l’air, l’eau et les sols.
Ces lampes nécessitent donc une prise en charge de l’utilisateur tant sur le plan communicationnel que sur le plan prévisionnel. En effet l’utilisation de ces lampes par une population mal informée pourrait contribuer à une contamination de notre environnement et à des impacts négatifs voire néfastes sur la santé des populations.
GENERALITE SUR LES LAMPES A BASSE CONSOMMATION (LBC) ET LE CONTEXTE SENEGALAIS
Définition des concepts
Définition de lampe classique à incandescence
La lampe classique à incandescence est un dispositif lumineux inventé depuis 1879 par Joseph Swan et améliorée par les travaux de Thomas Edison. Elle produit de la lumière par échauffement jusqu’à incandescence d’un filament conducteur parcouru par un courant électrique. La lumière est obtenue en portant à incandescence un filament de tungstène (le métal qui a le plus haut point de fusion (3 422 °C) [20]. L’incandescence est un phénomène physique qui se manifeste par une émission de lumière due à la température d’un corps chauffé, si cette température est suffisamment élevée, le corps émet des rayonnements électromagnétiques dans le spectre visible. La qualité de la lumière émise dépend directement de la température du corps chauffé ; un corps moyennement chaud (environ 1 600 °C), émettra une lumière rouge-orangée tandis qu’un corps très chaud (environ 5 000 °C) émettra une lumière très blanche, pouvant même virer vers un blanc bleuté pour des températures extrêmes (8 000 – 9 000 °C) [20]. L’enveloppe de verre (l’ampoule) permet d’isoler le filament du dioxygène de l’air, au contact duquel il serait détruit par oxydation .
Définition de lampe basse consommation
Une lampe à basse consommation (LBC) aussi appelée lampe fluorescente compacte ou lampe fluocompactes (LFC) est, de nos jours, considérée comme l’une des technologies d’éclairage de pointe qualifiées de basse consommation d’énergie par rapport aux lampes classiques à incandescence. Ce sont des « lampes à économie d’énergie » c’est-à-dire pour la même quantité de lumière émise, une lampe fluorescente compacte consomme environ cinq fois moins d’électricité qu’une lampe à incandescence [2]. La lampe fluocompacte est un tube fluorescent, dont le tube est miniaturisé, plié en deux, trois ou quatre, ou encore enroulé, et doté d’un culot contenant un ballast électronique [57]. C’est une variante améliorée des tubes fluorescents dont le culot est adapté aux luminaires des lampes classiques à incandescence. Le diamètre du tube des lampes à basse consommation est en général compris entre 7 et 20 mm. On trouve aujourd’hui sur le marché des LBC ou des LFC à tube apparent (c’est-à-dire n’ayant aucun revêtement extérieur du tube en verre) de longueurs et de formes différentes. D’autres sont recouvertes par un globe (en verre ou autres matériaux), leur donnant un aspect pratiquement similaire aux ampoules à incandescence on parle de lampes à tube non apparent .
Historique des lampes à basse consommation
Par définition, une ampoule électrique (du latin ampulla, « petit flacon ») est un système protégé par une enveloppe en verre permettant de fabriquer de la lumière à partir de l’électricité. Les lampes à incandescence ont été pendant très longtemps la seule génération d’ampoule disponible pour l’éclairage. Cette invention révolutionnaire a été mise au point par l’anglais Joseph Swan en 1878 et améliorée par l’américain Thomas Edison en 1879. Suite à un litige qui a abouti à un procès, les deux inventeurs obtiennent chacun le droit de fabriquer leurs propres ampoules. Joseph Swan invente alors le culot à baïonnette et Thomas Edison le culot à vis [33]. Mais les lampes, à la différence de l’imagination de Swan et d’Edison, sont encore imparfaites. En effet, le filament bambou proposé par Edison se carbonise très vite au bout de 30 heures. Ainsi Lewis Howard Latimer, ingénieur de l’Edison Electric Light Company, trouve la solution à ce problème. Il met au point une ampoule à incandescence avec filament de carbone, qu’il fait breveter en 1882. Et au cours des décennies qui ont suivi (XXieme siècle), les lampes classiques à incandescences à base de tungstène sont apparues et continuent jusqu’à nos jours à être améliorées [72]. L’ampoule électrique à incandescence que nous connaissons aujourd’hui utilise un filament de tungstène, un métal beaucoup plus résistant à la chaleur que le carbone. Mais cette technologie a fini par atteindre ses limites avec une consommation énergétique énorme. Ceci a orienté les recherches vers une nouvelle alternative comme les lampes à basse consommation (LBC) ou lampes fluorescentes compactes ou fluocompactes (LFC) [72]. La découverte des LBC ou LFC a été précédée et préparée par de nombreuses autres découvertes aussi spectaculaires qu’indispensables à la mise au point de ce type de lampes. Les LBC sont en fait des lampes qui associent différentes technologies dont le jumelage a permis de rendre possible tous les types de lampes fluorescentes : il s’agit de la décharge et de la fluorescence.
L’idée d’employer la fluorescence pour l’éclairage remonte à la deuxième moitié du XIXe siècle avec Edmond Becquerel qui recouvrit l’intérieur des tubes à décharge avec différentes poudres fluorescentes. Ces lampes fluorescentes primitives ne trouveront pas d’application pratique du fait de leur intensité lumineuse insuffisante [93]. En 1895, Thomas EDISON invente une lampe fluorescente à partir d’un tube à rayon X dont la surface interne de l’ampoule est enduite de tungstate de calcium. Cette substance convertit une partie des rayonnements X en lumière blanche bleutée avec une efficacité lumineuse trois fois supérieure à celle des lampes à filament de carbone de l’époque, et ce pour une durée de vie bien plus longue. Ces performances auraient pu propulser cette lampe dans le marché de l’éclairage mais le rayonnement X produit par cette lampe provoquera la mort d’un employé d’Edison. Finalement la technologie des tubes fluorescents s’est donc développée selon le schéma de Becquerel, à partir de tubes à décharge sous basse pression [92]. Ainsi, l’ancêtre de la lampe fluorescente moderne, qui est la lampe à mercure basse pression est inventée en 1901 par l’ingénieur américain Peter Cooper Hewitt. Cette lampe, restituant une lumière bleue verdâtre et émettant des rayons UV néfastes pour la peau, elle est alors utilisée pour des studios photographiques et pour l’industrie. Après de nombreuses améliorations de ces lampes à décharge basse pression, la première lampe fluocompacte fut créée par Philips en 1974 (annoncée en 1976, introduite en 1980), puis Osram (1981) suivi des autres fabricants. La conception de cette nouvelle génération de lampes a été motivée par l’accroissement des coûts énergétiques suite aux deux chocs pétroliers des années 1970 [93]. Ainsi, les premières lampes fluocompactes introduites par Philips étaient conçues pour remplacer les lampes à filament directement dans leurs luminaires. Cependant, l’intégration du ballast ferromagnétique posa un sérieux problème de poids et de volume qui limita les applications de ces lampes à économie d’énergie. Ce n’est que vers le milieu des années 1980 que les premières lampes fluocompactes à alimentation électronique sont mises sur le marché. Avec un meilleur rendement et des dimensions réduites, ces lampes ont de plus en plus intégré le paysage de l’éclairage domestique [93].
Composition et analyse comparative entre les (LBC) et les lampes classiques à incandescence (LI)
Les lampes à basse consommation ou lampes fluocompactes sont constituées, à la différence des lampes classiques à incandescence, d’une panoplie de substances chimiques et d’un circuit électronique tous indispensables à son fonctionnement. Les LBC sont composées d’un tube en verre de diamètre en général compris entre 7 et 20 mm [1], d’un mélange gazeux à base de mercure et de gaz rare (argon ou krypton), d’une poudre fluorescente de composition diverse appelée luminophore et d’un ballast électronique confiné dans un boitier entre le culot et le tube en verre de la lampe.
le mélange gazeux
Le mélange gazeux constitue le gaz de remplissage du tube en verre des LBC. Il est composé d’un mélange de gaz à basse pression contenant notamment de l’argon et du mercure [19]. Le gaz rare en question peut être aussi du néon ou du krypton. Dans ce type de lampe le mercure, qui à une pression de l’ordre du mtorr, est le gaz actif. Alors que le gaz rare (ou le mélange de gaz rares), qui a une pression de l’ordre du torr, a pour fonction principale de limiter le libre parcours des électrons et est appelé gaz tampon. Sans la présence du gaz rare l’énergie injectée dans la décharge serait en grande partie dissipée sur la paroi du tube et l’efficacité lumineuse en serait grandement affectée [13]. Le mercure constitue l’élément le plus important de ce mélange gazeux et en constitue l’élément indispensable au fonctionnement de ces lampes car, il entraîne l’émission de radiations ultraviolettes. Il représente en moyen 5 mg soit 0,005% du poids total d’une lampe fluocompacte [43]. Cette quantité de mercure dans les lampes actuellement disponibles a été carrément réduite par rapport aux lampes des années 70. Car des années 80 à nos jours, le mercure est passé d’une réduction de 50 mg à environ 5 mg, en moyenne, dans les lampes fluocompactes d’aujourd’hui [43]. Selon le « Maine Département of Environmental Protection », la quantité de mercure contenue dans les ampoules fluocompactes actuelle serait en moyenne de 5 mg avec un écart de 0,9 à 18 mg [49]. Certaines lampes à incandescences contiennent certes du gaz de remplissage : argon, krypton ou un gaz de la famille des halogènes qui peut être notamment de l’iode. En aucun cas les lampes à incandescences ne contiendraient du mercure [19].
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : GENERALITE SUR LES LAMPES A BASSE CONSOMMATION (LBC) ET LE CONTEXTE SENEGALAIS
I.1. Définition des concepts
I.1.1. Définition de lampe classique à incandescence
I.1.2. Définition de lampe basse consommation
I.2. Historique des lampes à basse consommation
I.3. Composition et analyse comparative entre les (LBC) et les lampes classiques à incandescence (LI)
I.3.1. le mélange gazeux
I.3.2. La poudre fluorescente (luminophore)
I.3.3. Le circuit électronique (ballast électronique)
I.3.4. Autres éléments des lampes à basse consommation
I.4. Caractéristiques des lampes à basses consommation
I.4.1. La durée de vie
I.4.2. L’efficacité lumineuse
I.4.3. L’indice de rendu des couleurs (IRC)
I.4.4. Equivalence entre LBC et lampe classique à incandescente
I.5. Fonctionnement des lampes à basse consommation
I.5.1 Présentation et définition des accessoires
I.5.2. Principe de Fonctionnement proprement dit des LBC
I.6. Contexte et justificatif de la politique de promotion des LBC au Sénégal
CHAPITRE II : IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX ET SANITAIRES DE L’UTILISATION DES LAMPES A BASSE CONSOMMATION (LBC)
II.1. Inconvénients liés à l’utilisation des lampes à basse consommation
II.1.1. Libération de mercure : caractère toxique et polluant
II.1.2. Emission de rayonnements électromagnétiques radiofréquences
II.1.3. Emission de radiation ultraviolette (UV)
II.2. Impact environnemental des lampes à basse consommation (LBC)
II.2.1. Problématique des émissions de mercure dans l’environnement par les lampes à basse consommation
II.2.2. Comportement du mercure dans l’environnement
II.2.3. Les effets du mercure sur les compartiments environnementaux
II.3. Les impacts sanitaires des lampes à basse consommation (LBC)
Les impacts sanitaires des lampes à basse consommation sont de deux ordres :
II.3.1. Les impacts sanitaires du mercure
II.3.2. Les impacts sanitaires des LBC en rapport aux rayonnements électromagnétiques (REM)
II.3.3. Les impacts sanitaires des LBC en rapport aux rayonnements ultraviolets (UV)
CONCLUSION
REFERENCES
