La chimie des feux d’artifice

Ils brillent en vert, en rouge ou en or, explosent avec un grand bruit ou se consument en bandes semblables à des lamettes. Mais que contiennent exactement les pétards et les fusées ? Et pourquoi les pétards illégaux sont-ils si dangereux ?

Pourquoi les fusées décollent-elles ?

À l’intérieur de la fusée se trouve de la poudre noire, c’est-à-dire un mélange d’un combustible, comme le charbon de bois et le soufre, et d’un oxydant, comme le nitrate de potassium, qui accélère la combustion. Lorsque la mèche met le feu à ce dernier, la réaction produit de la chaleur et des gaz comme l’azote ou le CO2.

La construction de la fusée est ensuite responsable de son vol : les gaz ne peuvent s’échapper que par le trou à l’arrière, dans lequel la mèche a brûlé, ce qui la pousse vers l’avant et la fait décoller. La longue tige en bois veille à ce qu’elle s’élève droit dans le ciel et ne parte pas en vrille. C’est pourquoi les experts mettent en garde contre l’allumage de fusées avec des tiges de bois cassées, car elles peuvent voler de manière incontrôlée dans la région et blesser des personnes.

Et les pétards ?

Ici aussi, la poudre noire joue un rôle décisif – ainsi que la structure du pétard : si l’on enflammait la poudre noire à l’air libre, elle se consumerait tout simplement. Mais comme elle est étroitement enroulée dans du papier dans le pétard et qu’il n’y a pas d’échappement, une forte pression se crée et les gaz produits par la réaction se frayent un chemin de manière explosive. Résultat : un petit éclair de lumière, une forte détonation et une enveloppe déchiquetée. Plus on utilise de poudre noire, plus l’explosion est grande. Les quantités absolues sont toutefois très faibles : même pour un gros pétard D, on n’utilise qu’environ deux grammes de poudre noire.

Qu’est-ce qui donne les différentes couleurs ?

La fusée est généralement composée de deux chambres : Lorsque le carburant est épuisé dans la première chambre, la deuxième chambre s’enflamme avec un mélange explosif, également appelé produits chimiques à effets. Outre la poudre noire, ce mélange contient différents sels – ce sont eux qui assurent le spectacle coloré dans le ciel.

Le magnésium, par exemple, permet d’obtenir des effets d’éclairs blanchâtres, les étincelles rouges nécessitent des substances comme le strontium ou le calcium et les composés de cuivre s’illuminent en vert. Il existe encore de nombreux autres sels, qui ont tous leur propre couleur dans le ciel, du rouge carmin au vert émeraude en passant par le bleu azur. Ils brûlent tous à des températures d’environ 1000 degrés – c’est pourquoi une fusée mal dirigée peut causer des blessures aussi graves.

Les produits chimiques sont généralement appliqués sur un support, explique Christian Schragen du fabricant de feux d’artifice WECO. Il s’agit généralement de grains de colza, d’avoine ou de riz – nous tirons donc aussi pas mal de céréales dans le ciel le soir du Nouvel An.

Comment se forment les différentes formes ?

Des traînées lumineuses dans le ciel, un long scintillement ou la fameuse pluie d’or : Outre les substances utilisées, c’est surtout la conception d’une fusée qui détermine l’aspect de l’explosion. Souvent, les produits chimiques à effet sont disposés en cercle autour de la charge explosive : C’est ainsi que l’on obtient par exemple de grandes images rondes d’explosions – les pyrotechniciens parlent de bouquets – dans le ciel.

D’autres formes, comme la pluie d’or, peuvent par exemple être créées par des chambres d’explosion de forme cylindrique. Un scintillement avec des dizaines d’explosions ultérieures peut être obtenu en superposant différents mélanges de poudre sur les grains de colza. « Il y a des réactions qui conduisent à une combustion plutôt sombre et il y a des réactions qui produisent de la lumière. Les kits stroboscopiques sont conçus de manière à ce que les deux se produisent en alternance », explique Schragen.

Pourquoi les pétards illégaux sont-ils si dangereux ?

Des médecins et d’autres experts mettent en garde : Les pétards illégaux représentent un énorme risque pour la santé. Cela s’explique d’une part par le fait qu’ils peuvent être nettement plus puissants que ce qui est autorisé en Allemagne. De plus, personne ne sait exactement ce qu’ils contiennent. L’Office fédéral de la science des matériaux avertit qu’ils « ne contiennent souvent pas seulement de la poudre noire, mais sont remplis d’une composition de pétards éclair beaucoup plus réactive ».

La mèche constitue un autre risque : si elle se consume trop rapidement, par exemple parce que du matériel de mauvaise qualité ou inadapté a été utilisé, le pétard peut exploser dans la main – et provoquer des blessures très graves. C’est pourquoi, lors de l’achat de feux d’artifice, il faut veiller aux caractéristiques de sécurité telles que le sigle CE.

Et qu’en est-il des poussières fines ?

Selon l’Agence fédérale allemande pour l’environnement (UBA), plus de 2000 tonnes de poussières fines sont émises chaque année par les feux d’artifice, dont la majeure partie pendant la nuit du Nouvel An. « Cette quantité correspond à environ un pour cent de la quantité totale de poussières fines libérées en Allemagne », indique l’UBA. Dans de nombreux endroits, surtout dans les grandes villes, les valeurs limites existantes sont ainsi dépassées de plusieurs fois – parfois d’un facteur 20, comme l’explique la Fédération allemande des pneumologues (BdP). La rapidité avec laquelle la pollution aux poussières fines diminue ensuite dépend surtout des conditions météorologiques. Dans le pire des cas, la pollution peut encore durer des jours.

Les particules fines sont associées à de nombreuses maladies et sont responsables, selon l’UE, d’environ 240.000 décès prématurés dans les Etats membres. Le BdP avertit « que les patients souffrant d’asthme et d’autres maladies respiratoires chroniques en particulier peuvent subir des dommages significatifs même en cas de pollution atmosphérique massive de courte durée ».