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Qualité de l’Air et Automobile

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La qualité de l’air dans les grands centres urbains:

Un processus complexe entre émissions, imports et phénomènes météorologiques

 

Par Karine PAJOT, Nils MATTHESS, Pierre MACAUDIERE

> Karine PAJOT : Docteur en Sciences, Chimie de la Pollution Atmosphérique et Physique de l’Environnement de l’université Paris Diderot, Paris 7 – Ingénieur de recherche pour le groupe Stellantis – Intervenante à IFP School et INSA Centre Val de Loire, France

> Nils MATTHESS : Docteur en Sciences, Génie des Procédés, de l’université Claude Bernard, Lyon 1 – Expert des systèmes de dépollution et responsable de département Chimie des systèmes de dépollution, mesure des émissions automobiles et carburants pour le groupe Stellantis – Intervenant à IFP School et ENSI Caen, France

> Pierre MACAUDIERE : Docteur en Sciences, Chimie Analytique, de l’université Pierre et Marie Curie, Paris 6 – Maître-Expert Systèmes de dépollution et Carburants pour le Groupe Stellantis, France

La qualité de l’air ne cesse de s’améliorer sous l’effet des réglementations et des technologies de dépollution toujours plus performantes, toutefois des dépassements de normes relatives à la qualité de l’air sont toujours constatées sur les NOx, les particules fines et l’ozone dans certaines grandes villes d’Europe. Comprendre l’empreinte atmosphérique des émissions automobiles, là est tout l’enjeu de cet article.

L’industrie automobile fait face à trois grands défis environnementaux:

Limiter le réchauffement climatique au maximum à + 2 °C en 2050 avec une réduction forte des émissions de CO2 des véhicules (en Europe, − 37,5 % en 2030 par rapport à 2021). Aussi, les émissions devront être mesurées et anticipées sur l’ensemble du cycle de vie du véhicule, intégrant ainsi les émissions non plus du puits à la roue mais du berceau à la tombe.

Faire face à la raréfaction des ressources naturelles qui impose d’utiliser les ressources au juste nécessaire et de recourir à la gestion durable des matières.

Améliorer la qualité de l’air, dont l’importance et le ressenti sont étroitement liés à une urbanisation de plus en plus importante : plus d’un milliard de personnes dans le monde vivent dans les cent plus grandes mégalopoles (10 millions d’habitants ou plus). Certaines d’entre elles ont déjà enregistré des concentrations de polluants vingt-cinq fois plus élevées que les limites préconisées par l’Organisation mondiale de la santé (OMS). Il est alors naturel de se demander comment la qualité de l’air a évolué au cours de ces dernières décennies notamment dans les grands centres urbains. La qualité de l’air résulte d’un équilibre complexe entre les émissions de polluants atmosphériques, leurs transformations chimique et/ou physique sous l’influence des conditions météorologiques et l’import. Cependant, en raison de spécificités régionales, de la grande complexité du milieu atmosphérique et des processus non linéaires de production de certains polluants, la relation entre émissions et qualité de l’air est assez difficile à établir de façon simple et unique.

En 2020, trois polluants atmosphériques sont toujours considérés comme problématiques par la Commission européenne : les oxydes d’azote (NOx), les particules en masse (PM) et l’ozone (O3). En France, comme dans l’ensemble des grands centres urbains européens, la qualité de l’air ne cesse de s’améliorer sous l’impulsion de normes de plus en plus contraignantes. Néanmoins, des dépassements sont toujours constatés sur certains polluants, même s’ils sont moins nombreux que par le passé.

Dans les grandes agglomérations françaises, le transport routier est le premier contributeur de NOx et le deuxième de PM, après le résidentiel/tertiaire. Sur ces trois dernières décennies, la contribution du transport routier a continuellement diminué grâce à l’introduction de technologies de dépollution toujours plus efficaces et ce, malgré une augmentation concomitante du trafic, du parc automobile et de la part des véhicules diesel.

En ce qui concerne la qualité de l’air, les concentrations de PM et de NO2 ont également diminué au cours des dix dernières années. Alors que l’écart entre concentrations annuelles en proximité du trafic et fond urbain est maintenant faible pour les PM (x 1,1 à 1,2), il reste très élevé pour le NO2 (x 2).

De même, des dépassements sont observés pour les PM10 à la fois sur les stations proximité trafic et de fond urbain mais uniquement sur les stations proximité trafic pour le NO2. Ceci dénote que le NO2 reste un polluant majoritairement issu de l’automobile, ce qui n’est plus le cas des particules, majoritairement issues d’autres secteurs (agriculture, résidentiel/tertiaire…) et fortement influencées par l’import. En outre, la généralisation des filtres à particules depuis les années 2010 a contribué à fortement réduire la part du transport routier.

Les derniers gros épisodes de pollution particulaire en Île-de-France (mars 2014 et 2015) ont résulté d’un import exceptionnel de masses d’air chargée en particules, rendant secondaire la contribution de l’automobile. Seule une action anticipée et à grande portée géographique sur les sources majeures pour réduire l’import aurait permis de réduire les concentrations particulaires. Le constat aurait été différent sur le NO2 pour lequel le transport routier est le principal contributeur.

Les scenarii de projection du parc francilien en 2025 de l’Anses démontrent que les impacts sur la qualité de l’air sont quasi équivalents, que le scénario soit orienté diesel ou essence. Ces simulations confortent les constats précédents et nous apprennent que (1) les réductions les plus notables sur les concentrations seront observées sur le NO2, que (2) l’impact restera très limité sur les concentrations de particules primaires et secondaires avec des dépassements persistants des valeurs guides OMS relatives aux PM2.5, et que (3) la concentration d’ozone augmentera dans les zones urbaines suite au changement de régime de production d’ozone lié à la diminution des NOx.

Indéniablement la qualité de l’air dans les grandes villes européennes s’améliore et va continuer à s’améliorer. Cette amélioration anticipée reste cependant encore insuffisante au regard des normes réglementaires et encore plus des recommandations de l’OMS, plus sévères et qui sont déjà inscrites comme cibles dans la feuille de route européenne du Green Deal.

Concernant les particules, la généralisation des filtres à particules a mis plus de 10 ans à porter ses fruits en raison de l’inertie liée au renouvellement du parc. Malgré les gains obtenus, les valeurs limites OMS resteront dépassées pour les PM2.5 en 2025. Il paraît clair que le seul renouvellement du parc et les actions sur le trafic, même si celui-ci devient majoritairement électrique, ne seront pas suffisants. Seule une action ciblée sur les autres sources comme l’agriculture et le résidentiel/tertiaire permettra de les atteindre.

Concernant le NO2 dont le transport routier est un contributeur majeur, les technologies comme la SCR en cours de généralisation depuis 2017 sous l’influence des normes européennes réglementant les émissions en situation de roulage réelle (RDE) vont progressivement améliorer la situation et induire une réduction des émissions de NOx de plus de 80 % à terme, que les véhicules récents soient de type diesel ou essence. La réduction notable des concentrations en NO2 à proximité du trafic et de facto en situation de fond est déjà en marche mais ses effets pourraient, à l’instar des particules, mettre 10 ans avant d’être pleinement visibles, conditionnés par la vitesse de renouvellement du parc.

Pour en savoir plus :

Cet article vise à faire le point sur l’évolution des concentrations de polluants attribuables à l’automobile dans les grands centres urbains européens. Il propose une évaluation actualisée de la contribution de l’automobile à la pollution atmosphérique locale.

https://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/mecanique-th7/combustion-dans-les-moteurs-thermiques-et-environnement-42166210/qualite-de-l-air-et-automobile-bm2502/

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