Micro-particules : les véhicules essence récents plus polluants que les diesels ?

Certes, près de la moitié de nos émissions annuelles de particules provient du secteur du bâtiment (construction, chauffage), néanmoins c’est bien le transport (maritime puis automobile) qui arrive sur la 2e marche de ce sombre podium.

Un rapport d’expertises collectives récent (ANSES 2014-SA-0156) révèle des corrélations statistiques entre l’exposition à certaines particules aérosols et l’altération de notre santé respiratoire, cardiovasculaire et cognitive. Celles dont le diamètre (Particule Matter en micron) est compris entre PM2,5 et PM10 auraient ainsi des effets avérés sur la santé respiratoire en engendrant une hausse des hospitalisations et de la mortalité. Tandis que celles inférieures à PM0,1 affecteraient à long terme la santé cardiovasculaire par leur taille minuscule leur permettant de franchir la barrière des alvéoles pulmonaires pour atteindre les vaisseaux sanguins.

Ces particules nocives sont principalement de nature carbonée (carbone-suie, carbone organique), minérale (sulfate, nitrate, ammonium), métallique (fer, nickel, zinc, cuivre, vanadium) et cristalline (silice).

Dans le transport terrestre actuellement, ce sont les liaisons au sol qui produisent le plus de particules, lors de la friction des plaquettes de frein sur les disques et de celle de la route sur les pneus. Et cela s’applique à tous les véhicules, y compris les électriques labellisés « zéro émission », au point de découvrir que la concentration en particules PM10 et PM2.5 dans le métro serait plusieurs dizaines de fois supérieure à celle présente en surface du fait de l’utilisation très intensive du système de freinage !

Des sources d’émission reconnues et réduites

Côté pneumatique et route, s’il semble impossible d’empêcher leur érosion et dispersion particulaire, leur nocivité peut toutefois être réduite en modifiant la composition des gommes et revêtements. Quant au système de freinage, il est possible de l’équiper de réservoirs à particules métalliques (des solutions adaptables sur les étriers de frein en 1re ou 2e monte existent) ou bien de faire appel au freinage électromagnétique (dispositif qui génère par induction un champ magnétique qui freine sans frottement l’arbre de transmission en rotation).

 D’autre part, des solutions globales d’aspiration des particules aérosols présentes dans notre environnement sont disponibles : par filtration électrostatique en polarisant à l’aide d’électrodes les particules en suspension pour les collecter ensuite sur des plaques magnétiques (système « ip’air » de Suez en cours de déploiement dans le métro parisien) ou bien par microfiltration tangentielle mécanique (Filter Cube III de Mann+Hummel déployé à Stuttgart).

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 Pour sa part, le moteur à combustion est encore aujourd’hui une source d’émission importante, mais en décroissance. Son combustible « diesel » ou « super » contient en masse environ 85% d’atomes de carbone (C) et 15% d’hydrogène (H). Traditionnellement, on assurait constamment un excès d’oxygène (O₂) pour garantir la parfaite combustion de toutes les molécules d’hydrocarbure avec l’émission la plus minime d’imbrûlés (HC), de monoxyde de carbone (CO) et de particules de suie-carbone (C) à l’échappement.

L’inconvénient est que l’élévation de température engendrée par cet excès d’air favorise la formation d'oxyde d'azote (NOx), qui plus tard génère de l’ozone (O₃) au contact de l’oxygène ambiant. Pour cette raison, les véhicules (essence et diesel) ont été équipés de circuits de recyclage des gaz d’échappement (vanne EGR ou ré-aspiration de l’échappement par calage variable des soupapes) vers les cylindres permettant de réduire la formation de NOx.

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Une conséquence perverse fut cependant d’augmenter aussi les émissions réelles de particules carbonées PM10 à PM2.5 de nos véhicules, nécessitant par la suite de généraliser l’utilisation de filtres à particules (FAP) pour en retenir plus de 99% de leur concentration en masse (PM) et en nombre (Particule Number).

Des motorisations essence plus polluantes que les diesels

Les particules les plus grosses étant désormais retenues par ces FAP, il ne reste à l’échappement plus que les particules ultrafines, en mesure de pénétrer plus profondément dans nos organismes devenus perméables. Et contrairement à une idée reçue, beaucoup de véhicules essence récents ayant satisfait à la mode du « downsizing » (réduction de la cylindrée) polluent autant, voire davantage que certains diesels.

En effet, afin d’abaisser leur consommation, ces nouveaux moteurs font appel à l’injection directe « stratifiée en mélange pauvre » : l’essence ne remplit plus de manière homogène le cylindre, elle reste concentrée autour de la bougie pour permettre l’explosion et s’appauvrit au-delà. Il en résulte alors une diminution des émissions de CO2 mais une augmentation significative des concentrations en NOx et particules fines (PN). Or, ces motorisations équipent principalement des citadines et des compactes (utilisées « à froid » sur de courtes distances) dotées de systèmes antipollution économiques (dont le fonctionnement est également perturbé par le soufre contenu dans l’essence) les rendant incapables de traiter complètement ces émissions…

On le voit, en matière de pollution, comme de n’importe quelle autre chimie : « rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme ».