Incendies : la chimie au cœur des flammes

 
Longtemps associés aux régions méditerranéennes, les feux de forêt touchent désormais des territoires inattendus, comme la Belgique. C’est une des conséquences du changement climatique. Ce dernier, provoqué par l’activité anthropique, n’allume pas directement les incendies, mais il crée des conditions idéales: des périodes de sécheresse plus longues et des vagues de chaleur plus intenses. Ces départs de flammes sont presque exclusivement d’origine humaine, la foudre étant la seule cause naturelle pouvant déclencher un feu.

Pour comprendre pourquoi un feu devient incontrôlable, il suffit de revenir à un concept enseigné dans les premiers cours de chimie: le triangle du feu (voir schéma ci-dessous). Trois ingrédients sont indispensables pour qu’une combustion démarre et se poursuive. En retirer un seul, et le feu s’éteint.

Le premier côté du triangle est le combustible. Dans une forêt, il ne s’agit pas seulement des arbres. Les feuilles mortes, les aiguilles, les broussailles et même certains gaz libérés par les végétaux alimentent les flammes.

Le deuxième côté est le comburant. Ce sont des composés contenant majoritairement de l’oxygène. Dans la plupart des cas, c’est l’oxygène gazeux (dioxygène) de l’air qui sera impliqué. Le vent apporte continuellement de l’air frais au foyer et accélère les réactions chimiques de combustion.

Enfin, il faut une source de chaleur. Un mégot mal éteint, un barbecue, une ligne électrique endommagée, un engin agricole ou encore la foudre peuvent fournir l’énergie nécessaire pour atteindre la température d’inflammation du combustible. À partir de ce moment, les réactions deviennent fortement exothermiques: elles produisent davantage de chaleur qu’elles n’en consomment. Cette énergie entretient alors le feu, qui devient capable d’enflammer la végétation voisine.

D’un point de vue chimique, une combustion est avant tout une réaction d’oxydoréduction. Les molécules du bois jouent le rôle de réducteur tandis que le dioxygène de l’air est l’oxydant. Les électrons passent progressivement du combustible vers l’oxygène. Cette redistribution électronique conduit principalement à la formation de dioxyde de carbone (le CO₂, ce qui accélère le changement climatique, c’est un cercle vicieux) et de vapeur d’eau, tout en libérant une quantité considérable d’énergie sous forme de chaleur et de lumière.

La chimie explique également pourquoi les grands feux semblent parfois avoir leur propre comportement. Lorsqu’un végétal chauffe, il ne brûle pas immédiatement, il subit d’abord une pyrolyse (décomposition thermique anaérobie, en absence d’air donc). Les molécules complexes du bois, la cellulose et la lignine, sont fragmentées en un mélange de gaz inflammables. Ce ne sont donc pas directement les troncs qui brûlent, mais principalement ces gaz qui s’enflamment.

Face à cette chimie redoutable, les pompiers, notamment en forêt, cherchent toujours à supprimer l’un des côtés du triangle du feu. L’eau absorbe une grande quantité d’énergie avant de s’évaporer (largage d’eau par les Canadair). Elle refroidit ainsi le combustible en-dessous de sa température d’inflammation. Les pares-feux éliminent une partie de la végétation afin de supprimer le combustible. Les mousses forment une barrière qui limite l’accès de l’oxygène.

Les célèbres avions bombardiers d’eau ne larguent pas toujours uniquement de l’eau. Ils peuvent également disperser des retardateurs, souvent reconnaissables à leur couleur rouge. Contrairement à une idée reçue, les retardateurs ne servent généralement pas à éteindre un incendie déjà développé. Leur rôle est surtout d’empêcher sa propagation. Les formulations utilisées par les bombardiers d’eau contiennent principalement de l’eau (pour diluer et refroidir), des sels d’ammonium phosphatés (pour retarder les flammes), un épaississant (comme de l’argile, pour adhérer aux végétaux) et un colorant (de l’oxyde de fer, rouge, pour repérer les largages).

Lorsqu’ils imprègnent les végétaux, ces composés modifient profondément leur décomposition thermique. Au lieu de produire rapidement des gaz inflammables, la cellulose est transformée en une couche de carbone solide appelée char. Cette couche noire agit comme un bouclier thermique: elle isole le bois, limite le transfert de chaleur et ralentit fortement la libération des composés volatils qui alimentent les flammes.

Les phosphates favorisent également des réactions de déshydratation de la cellulose. Moins de molécules organiques volatiles sont alors produites, ce qui prive la combustion d’une partie de son combustible gazeux.

La recherche vise aujourd’hui des retardateurs plus efficaces et plus respectueux de l’environnement. Une étude publiée en 2025 dans ACS Applied Materials & Interfaces présente ainsi un hydrogel ignifuge biodégradable capable de retenir l’eau sur la végétation bien plus longtemps que l’eau seule (1). Sa structure polymérique absorbe plusieurs centaines de fois sa masse en eau et maintient une humidité protectrice même après plusieurs jours de sécheresse. Ce type de formulation pourrait être utilisé préventivement autour des zones sensibles avant les épisodes de fortes chaleurs.

Les feux de forêt resteront probablement une réalité croissante dans les prochaines décennies. Pourtant, derrière les impressionnantes images de flammes se cache une idée étonnamment simple. À notre échelle, tant que les 3 côtés du triangle du feu ne sont pas réunis, la combustion ne débute pas… Soyons vigilants !