Les particules de combustion automobile et leurs dispositifs d’élimination. Document de l’ADEME
Résultats du programme mené par l’ADEME depuis 1995 « Particules automobiles ».
Caractérisation physico-chimique des particules. Efficacité des dispositifs de dépollution.
Introduction
Malgré des progrès significatifs en matière de limitation des rejets de polluants par les automobiles, du fait de la réglementation et des avancées technologiques, il subsiste une préoccupation sur l’émission de certains polluants, comme les oxydes d’azote et les particules, en raison de l’accroissement constant des trafics de voyageurs et de marchandises.
En effet, le Diesel, initialement utilisé quasi exclusivement pour les véhicules lourds, a vu son emploi se développer très fortement pour les véhicules particuliers au cours de ces dernières années. Il représente à ce jour 60 % des ventes et près de 50 % du parc roulant des véhicules particuliers en France. Ce succès est lié au caractère économique de l’usage de ces motorisations (prix du gazole bas associé à une consommation volumique moindre que celle des motorisations essence) et aux progrès technologiques dont elles ont bénéficié au cours des dernières années.
Les récentes solutions mises en place (injection directe haute pression, turbocompresseur à géométrie variable) ont incontestablement permis d’augmenter les performances de ces moteurs, tout en réduisant encore leur consommation intrinsèque de carburant, les émissions de polluants, ainsi que leurs émissions sonores.
D’un point de vue environnemental, le moteur Diesel est cependant pénalisé par les émissions de particules qu’il occasionne.
L’étude et le traitement de ces composés solides, visibles à l’échappement et fortement critiqués quant à leur impact sur la qualité de l’air, fait l’objet de nombreux travaux de caractérisation et de développement. Les particules émises se retrouvent en suspension dans l’air et peuvent être inhalées et se déposer en un point des voies respiratoires ou être expirées. Le site de dépôt, ou la probabilité d’expiration, dépend des propriétés des particules, des voies respiratoires et du régime respiratoire. Des effets sur la santé à court terme se manifestent pour des concentrations relativement faibles (inférieures à 50 μg/m3) et se vérifient au niveau médical (consultations, admissions aux urgences).
Pour des concentrations plus élevées, il est établi une corrélation entre la présence de particules et l’apparition de bronchites chroniques.
En ce qui concerne les effets à plus long terme (effets cardio-vasculaires, cancers des voies respiratoires), de nombreuses expertises ont été menées par les organismes sanitaires publics des pays industrialisés (IARC, 1989 ; INERIS, 1993 ; HEI (Health Effects Institute), 1995 ; Société Française de Santé Publique (SFSP), 1996 …).
À ce jour, le caractère mutagène de ces résidus de combustion a été prouvé de manière expérimentale.
Mais les effets carcinogènes de telles émanations n’ont pu être démontrés que pour certaines espèces animales et pour des concentrations en polluants très supérieures à celles rencontrées dans l’environnement. Chez l’homme, les études épidémiologiques en milieu professionnel tendent à démontrer une augmentation de l’incidence des carcinomes pulmonaires et de la vessie.
Par ailleurs, des études menées aux États-Unis tendent à démontrer une augmentation des risques de cancer pulmonaire, associée à une exposition de long terme à la pollution particulaire dans l’air ambiant. Les particules Diesel ont été classées comme cancérigènes probables par le Centre international de recherche contre le cancer.
L’intérêt croissant porté au moteur Diesel, tant pour les véhicules de transport de marchandises que pour les voitures particulières et, les impacts en matière de santé mis en évidence, incitent à poser un certain nombre de questions importantes, notamment celle de la pertinence des réglementations en matière d’émissions.
Eu égard au fait que ce sont les particules les plus fines qui pénètrent profondément dans les voies respiratoires et que leur nocivité dépend également de leur composition chimique, les deux questions auxquelles il convient d’apporter des réponses sont les suivantes :
– Les dispositifs techniques envisagés pour faire face au durcissement des normes d’émissions ne vont-ils pas avoir une action plus efficace sur les grosses particules, plus lourdes, que sur les particules plus fines, mettant ainsi en cause la pertinence de la réglementation actuelle qui porte sur la masse des particules émises ?
– Quelle est la composition chimique des particules émises, leurs composés dangereux sont-ils correctement éliminés par les dispositifs techniques ?
Pour répondre à ces questions, l’ADEME décide, dès 1990, de quantifier les performances d’un filtre à particules (FAP).
À cette époque, la première application porte sur un autobus pour tenir compte des quantités émises en milieu urbain. Toutefois la technologie n’étant pas mature, les résultats ne furent pas satisfaisants.
L’ADEME décida alors de structurer un grand programme de caractérisation, articulé autour de deux axes majeurs :
– Un programme de recherche centré sur la caractérisation physico-chimique des particules d’origine automobile. Les objectifs de ce programme, lancé en 1995 dans le cadre du programme PRIMEQUAL/PREDIT, visent d’une part à renseigner les mécanismes de formation de ces particules
et d’autre part à identifier les caractéristiques des suies responsables d’effets sur la santé. Ce volet est développé en première partie du document.
– Un programme d’évaluation des performances, en utilisation sur flottes, des premiers systèmes disponibles. Les évaluations ont concerné l’ensemble des véhicules routiers, bus, bennes à ordures ménagères, poids lourds, véhicules légers. Pour chaque type de véhicules concernés, l’ensemble des systèmes pertinents est évalué, à la fois en utilisation réelle (tenue dans le temps et efficacité) et en laboratoire, pour des données précises et comparables. Ce volet fait l’objet de la deuxième partie du document.
En savoir plus:
– Les particules fines, impact sanitaire
– Thèse de doctorat sur les particules
– Discussion sur l’efficacité des filtres à particules?
