Pollution automobile

par Fabrice HERREBOUDT,
Direction de la recherche, Renault

L'été 1998 a été marqué en France par une prise de conscience des inconvénients et des dangers liés à la pollution dans les grandes villes. Les services publics ont mis le doigt sur de fortes concentrations de polluants liées à l'interaction entre le trafic et le beau temps (fortes chaleurs, absence de vent). Des mesures de limitations de vitesse ont été prises et pour la première fois la circulation alternée a été décidée - des mesures souvent contestées. Le problème de la pollution due aux transports est très complexe. Paris et sa périphérie, comme de nombreuses villes de province, sont aujourd'hui dépassées par le trafic, n'ayant pas été conçues pour accueillir tant de véhicules. De plus, on pourrait souvent remettre en cause le comportement de nombreux conducteurs qui préfèrent passer de longues minutes (voire des heures) dans les embouteillages plutôt que d'utiliser les transports en commun et diminuer d'autant les rejets de polluants dans les grandes artères.

Le transport de passagers ou de marchandises en véhicule particulier n'est pas toujours optimal du point de vue énergétique

Malheureusement la pollution automobile n'est pas l'apanage des grandes villes car les polluants voyagent dans l'atmosphère. Elle touche aussi les campagnes et à plus grande échelle elle a des conséquences sur l'équilibre global de la planète.

Les différentes échelles de pollution

Avant de faire l'inventaire des différents polluants issus de l'automobile, établissons d'abord quatre échelles spatiales caractéristiques à l'intérieur desquelles ils ont des effets différents.

Échelle locale

Tout d'abord il y a les zones de circulation proprement dites comme les grandes artères, les places et les parkings. Les taux de pollution peuvent y être ponctuellement très élevés et varier rapidement dans le temps selon la météo et la configuration des infrastructures.

Échelle régionale

Ensuite, on peut dessiner autour des grandes agglomérations des zones de quelques dizaines de kilomètres comme Paris et sa banlieue ou bien Los Angeles par exemple, dans lesquelles les polluants réagissent chimiquement entre eux ou avec des particules présentes dans l'air. Les concentrations de polluants y dépendent des conditions météorologiques.

Échelle continentale

Des polluants relativement stables peuvent aussi voyager au fil des mois voire des années sur des distances très importantes, de l'échelle d'un continent.

Échelle planétaire

Enfin certains polluants ont des durées de vie si grandes qu'ils s'accumulent dans des couches hautes de l'atmosphère et bouleversent le climat.

L'effet de serre

Depuis environ un siècle l'homme tire son énergie de produits carbonés (fossiles, charbon, bois...) qu'il brûle en CO₂. L'accumulation de cette molécule dans l'atmosphère crée une couche qui réfléchit le rayonnement infrarouge de la Terre et contribue au réchauffement de l'atmosphère terrestre. Au 21^e siècle, le réchauffement moyen de l'air pourrait être de 2 à 3 °C, avec pour conséquence la fonte d'une partie des glaces aux deux pôles et une dilatation des mers, tout ceci entraînant une élévation du niveau des océans de 5 à 7 mètres. Les conséquences de ce déséquilibre pourraient ne pas s'arrêter là, mais sur ce point les avis divergent.

Pluies acides

Les polluants NO_x et SO₂ sont oxydés dans l'atmosphère en polluants secondaires (respectivement acides nitrique et sulfurique) qui sont solubles dans les molécules d'eau présentes dans l'atmosphère (pluies, neiges, brouillards...). Ceux-ci sont alors entraînés sur la végétation, les populations et ils infiltrent les sols (échelle continentale). L'acidification des pluies cause des modifications apparentes de certains arbres. L'acidification des sols entraîne un drainage d'éléments basiques indispensables à la vie végétale. L'acidification des cours d'eau entraîne la disparition d'un certain nombre d'espèces de la faune et de la flore, la modification des planctons et le développement de mousses nuisibles.

Les différents polluants, leurs effets

Dressons maintenant un inventaire des différents polluants émis par les transports terrestres.

CO₂

Le dioxyde de carbone (ou gaz carbonique ou CO₂) est un produit de toute combustion de matière organique (pétrole, bois, végétaux...). Il contribue au réchauffement du climat par son action sur l'effet de serre (échelle planétaire). Ce danger a motivé l'engagement de la plupart des pays du monde à maîtriser leur production de CO₂ dans les prochaines années (conférence de Kyoto, 1997) ; cependant, à l'heure actuelle les émissions de CO₂ à l'échappement ne sont pas réglementées. On estime que 30 % du CO₂ émis en France a pour origine la combustion de carburant pour le transport.

CO

Le CO est également issu de la combustion de matière organique. Les voitures émettent de taux de CO variables, qui sont particulièrement élevés au ralenti. En France, 70 % du CO émis est imputable aux transports. L'effet du CO est un effet à court terme. Il a une grande affinité avec l'hémoglobine. Quand il est inhalé il remplace l'oxygène dans le sang et réduit l'alimentation des tissus organiques. Par ailleurs c'est un facteur aggravant des troubles causés par le tabac (pollution locale).

NO_x

Les oxydes d'azotes (NO et NO₂, notés NO_x) proviennent de l'oxydation de l'azote de l'air lors de la combustion du carburant. Les oxydes d'azote sont des précurseurs de l'ozone atmosphérique, qui en cas de forte concentration est dangereux pour la santé (voir plus loin). En France, 75 % des NO_x sont issus des transports automobiles.

NO n'est pas très toxique. Ses effets sont assez mal connus et ils semblent négligeables pour les teneurs dont est responsable la pollution automobile. Cependant le NO est assez facilement oxydé en NO₂. Il est quand à lui capable de se fixer sur les alvéoles pulmonaires et de les altérer. Or celles-ci nous servent de défenses mécaniques contre l'agression des gaz, des poussières, des virus, des bactéries (pollution locale)...

Hydrocarbures imbrûlés

Une certaine fraction du carburant admis dans le moteur sort sans avoir brûlé : les hydrocarbures imbrûlés notés HC. Ceux-ci peuvent avoir des conséquences sur l'effet de serre (notamment le méthane CH₄) et sur la santé. Si on retire le CH₄ (qui est malgré tout moins polluant que les autres), 60 % des hydrocarbures sont émis par les automobiles.

Les hydrocarbures peuvent conduire dans le cas d'une exposition forte et prolongée (cas de certains professionnels des transports) à des cancers et à des leucémies à cause de leur action sur la moelle épinière, sur la formation des globules rouges et sur la destruction des globules blancs. Ils peuvent également entraîner des anomalies génétiques et des troubles nerveux.

Il faut noter encore que le contact des carburants automobiles avec la peau favorise le passage de molécules cancérigènes à l'intérieur du corps (il n'y a pas de danger quand on fait le plein, par contre il faut éviter de les utiliser pour se laver les mains par exemple).

Particules

Des particules sont émises lors de combustions de mauvaise qualité (hydrocarbures partiellement brûlés). Elles sont à l'origine des fumées que l'on distingue à la sortie des échappements des camions Diesel. Ces particules peuvent être plus ou moins grosses et avoir des effets différents. Les plus fines (invisibles à l'oeil nu) peuvent pénétrer le corps humain et provoquer des maladies chroniques ou graves comme des cancers (échelle locale), les plus grosses (celles qui se voient en général) se déposent rapidement au sol ou sont filtrées par les poumons. Les plus dangereuses ne sont donc pas forcément celles qu'on peut distinguer. Les particules ont, en plus des hydrocarbures, l'inconvénient de surcharger les poumons et donc de réduire leur efficacité de filtrage.

SO₂

Le dioxyde de soufre (SO₂) est issu de la combustion de carburant soufrés (Diesel). En général il est émis en même temps que les particules. Le SO₂ est en partie responsable des pluies acides (échelle continentale). Les molécules de SO₂ inhalées sont arrêtées par les défenses nasales et sont donc généralement inoffensives. Cependant, dans le cas de personnes fragiles, à très forts taux d'inhalation, elles peuvent amplifier les effets des autres polluants. En France, les transports sont responsables des émissions de SO₂ à hauteur de 13 %.

O₃

L'ozone (O₃) est un constituant naturel de la troposphère (couche basse de l'atmosphère). Cependant les oxydes d'azote (entre autres) peuvent provoquer par réaction chimique une augmentation de la concentration d'ozone atmosphérique (comme l'ozone n'est pas directement émis par le moteur on dit que c'est un polluant secondaire). Les processus de formation et de destruction de l'ozone atmosphérique sont liés par un cycle complexe, si bien que si du jour au lendemain il n'y avait plus de circulation, on manquerait d'oxydes d'azote pour détruire l'ozone excédentaire et on ne pourrait pas diminuer la concentration d'ozone. L'ozone entraîne sur l'homme le rétrécissement des voies respiratoires (aggravé dans le cas d'une activité physique), une réduction de la capacité pulmonaire, des toux, des irritations des yeux et des muqueuses, des maux de tête et peut favoriser le déclenchement de crises d'asthme.

Métaux

Parmi les métaux, le plomb est celui qui est le plus à craindre. Il peut causer par exemple des problèmes de saturnisme chez les enfants (même effet que certaines vieilles peintures au plomb). Il s'infiltre dans le corps par inhalation, il peut aussi traverser l'épiderme, passer dans le sang et perturber les échanges ioniques dans le cerveau. Cette action sur le système nerveux peut entraîner des retards de développement psychique chez les enfants.

Autres

On peut citer enfin le benzène qui est cancérigène mais qui devrait disparaître peu à peu des carburants ; l'hydrogène sulfuré H2S, qui a l'odeur d'oeuf pourri, et qui peut être produit dans les pots catalytiques.

Réglementations

Concentration de polluants dans l'atmosphère

L'Union Européenne a fixé des normes concernant les concentrations de polluants dans l'air ambiant :

• Le dioxyde de soufre (SO₂) et les particules en suspension ont été réglementés en 1980. La valeur à ne pas dépasser 7 jours par an (en moyenne sur 24 heures) est de 250 ou 350 microgrammes par m³ pour le dioxyde de soufre selon le niveau de particules en suspension (inférieur ou supérieur à 150 microgrammes par m³).
• Pour le plomb (1982), la teneur limite a été fixée à 2 microgrammes par m³ en moyenne annuelle.
• Pour le dioxyde d'azote (NO₂), une directive a également fixé en 1985 une valeur limite horaire de 200 µg par m³ d'air (percentile 98 annuel des valeurs moyennes horaires, c'est à dire valeurs ne pouvant être dépassées que 2 % du temps soit 7 jours par an).

Une directive européenne plus récente (1992) concernant l'ozone, a défini 3 seuils (objectif valeur en microgrammes/m³ air) :

1. seuil de protection de la santé 110 sur 8h,
2. seuil d'information de la population 180 sur 1h,
3. seuil d'alerte de la population 360 sur 1h.

Conclusion

Nous avons montré d'une part qu'il y avait des pollutions différentes et des carburants dont les contributions à la pollution sont différentes. On pourrait ajouter maintenant qu'il y a aussi des utilisations différentes (urbaine contre extra-urbaine, particulière contre transports en commun...). Tous ces paramètres rendent l'équation de la pollution insoluble, il n'y a pas de solution parfaite à notre disposition, il faudrait utiliser au mieux chacune de ces énergies en fonction de ses avantages et aussi changer soi-même son propre comportement.

Les conséquences de la pollution sur l'organisme sont bien sûr à déplorer et la recherche des motoristes comme celle des pétroliers a entre autres pour but de minimiser ces phénomènes. La recherche médicale de son côté fait de nombreux progrès, si bien que la pollution automobile ne doit pas porter le chapeau pour tout le monde. L'industrie et l'agriculture ont elles aussi des effets très nuisibles sur la santé, bien supérieurs à ceux de l'automobile. Il faut surtout noter que les accidents de la route sont à l'origine de drames bien plus nombreux et bien plus graves que la pollution automobile.