Pour être capable de prédire le comportement au feu des matériaux combustibles naturels ou synthétiques, il convient de comprendre finement l'étape de production de gaz combustibles par une phase condensée lors de sa décomposition thermique. En effet, la flamme est alimentée par différentes espèces gazeuses qui s'échappent du solide en pyrolyse. La cinétique de production de ces gaz tout comme leur nature dépendent de nombreux paramètres, en premier lieu la température et l'atmosphère dans laquelle a lieu le phénomène.
Établir une relation entre la température locale (résultant du bilan local d'échange d'énergie), l'atmosphère locale et les gaz produits susceptibles d'alimenter la flamme en vapeurs combustibles est donc une étape essentielle de la modélisation de l'incendie. Celle-ci implique au préalable d'identifier les phénomènes physico-chimiques en jeu. Historiquement, plusieurs techniques ont été établies, groupées en deux grandes familles : l'approche isoconversionnelle et l'approche modélistique. La difficulté de cette modélisation réside dans la grande complexité des phénomènes en jeu et les hypothèses de simplification retenues. L'approche isoconversionnelle se base sur une analyse graphique des résultats d'analyse thermogravimétrique, alors que l'approche modélistique fait appel à un schéma réactionnel supposé et à la résolution d'un modèle cinétique préétabli. Les outils numériques actuels, basés sur ces différentes méthodes, ont permis le développement de techniques de détermination des paramètres cinétiques de ces systèmes complexes.
Des algorithmes liant la température au taux de pyrolyse commencent à être implémentés dans les outils de modélisation numérique de l'incendie. In fine, une approche basée sur l'étude des principaux matériaux impliqués dans un incendie et la détermination des paramètres cinétiques associés permettent une représentation satisfaisante du comportement au feu à l'échelle de la matière. Des analyses complémentaires sont alors nécessaires, comme l'introduction de différents phénomènes physiques, afin de représenter le comportement à l'échelle du système, donc de l'incendie réel.
Glossaire
Algorithme génétique : technique d'optimisation utilisant la notion de sélection naturelle et l'appliquant à une population de solutions potentielles au problème donné. La solution est approchée par bonds successifs, comme dans une procédure de séparation et évaluation, appliquée à des fonctions.
Décomposition (thermique) [ISO 13943] : processus par lequel l'action de la chaleur ou de températures élevées sur un objet conduit à des changements de la composition chimique.
Dégradation (thermique) [ISO 13943] : processus par lequel l'action de la chaleur ou de températures élevées sur un objet cause une détérioration d'une ou plusieurs propriétés (ces propriétés peuvent être par exemple physiques, mécaniques ou électriques).
Dévolatilisation : au cours d'un traitement thermique, les composés organiques perdent des matières volatiles, d'abord de l'eau et du dioxyde de carbone, des hydrocarbures liquides puis gazeux, ensuite de l'oxyde de carbone, et enfin de l'hydrogène.
Échelle de la matière : échelle de travail pour laquelle le comportement du système étudié se réduit à celui d'une substance indépendamment de sa mise en forme (cette échelle est caractéristique des appareils d'analyse thermogravimétrique).
Pyrolyse [ISO 13943] : décomposition chimique d'une substance provoquée par l'action de la chaleur. Le terme est souvent utilisé pour se référer à un stade du feu avant que la combustion avec flammes n'ait commencé (en science du feu, aucune hypothèse n'est émise quant à la présence ou l'absence d'oxygène.)
Thermolyse (réaction) : décomposition chimique causée par la chaleur seule, c'est-à-dire en l'absence d'oxygène. La réaction est habituellement endothermique, car de l'énergie est requise pour briser les liaisons chimiques lors de la réaction.
Thermo-oxydative (réaction) : décomposition chimique causée par l'action conjointe de la chaleur et de la présence d'oxygène favorisant certaines réactions. Parfois elle est appelée « pyrolyse oxydative ».
