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Améliorer la qualité de l’air dans les habitacles ; quantifier et limiter les particules émises hors échappement

Mis à jour le 21/11/2017

L’habitacle automobile représentant un espace confiné, l’enjeu pour l’ADEME est de mieux caractériser cette pollution et ses sources pour sensibiliser à cet enjeu et contribuer à faire évoluer la réglementation.

L’habitacle automobile est un espace parfois plus pollué que l’air extérieur. Cette pollution peut provenir : 
  • de sources internes (présence dans l’habitable de divers plastiques émetteurs de composés organiques volatils — COV) ;
  • des émissions à l’échappement des véhicules environnants ;
  • et de particules émises hors échappement. Celles-ci se retrouvent sur la chaussée, et pour partie pénètrent dans le véhicule lorsqu’elles sont remises en suspension.
Des études montrent que, dans les voitures, les expositions des personnes aux polluants peuvent être nettement plus importantes et différentes de celles des piétons ou des usagers du métro, du RER ou du tramway. Les taux et les durées d’exposition des passagers deviennent parfois bien supérieurs aux seuils d’acceptabilité préconisés par le Haut conseil de santé publique (HCSP) ou l’Organisation mondiale de la santé (OMS) (cf. l’encadré « Seuils réglementaires »).

C’est pourquoi l’ADEME soutient différents projets de recherche, pour identifier cette pollution (projets QABINE et CAPTIHV) et mettre en place des dispositifs de traitement de l’air dans l’habitacle (projet CYNTAIRE). Détaillons ces projets de recherche issus du programme CORTEA.
 

Quantification et caractérisation des polluants dans l’habitacle

Système de mesures
Le premier, « Qualité de l’air dans les habitacles en déplacement » (QABINE), en partenariat avec l’INERIS et un constructeur automobile, a mis au point un protocole de mesure par gravimétrie des concentrations massiques de particules dans l’habitacle d’une voiture en situation réelle de circulation. Le matériel utilisé mesure simultanément les trois fractions de particules : PM10, PM2.5 et PM1.0. Pour la majorité des dix-sept essais réalisés en milieu urbain, semi-urbain ou rural, les concentrations de particules relevées dans l’habitacle étaient supérieures ou égales aux valeurs de référence du HCSP ; cela malgré des niveaux de pollution extérieure plutôt bas.

La majorité des particules détectées sont des particules fines ; la part des PM1.0 est supérieure à 80 % et leur concentration varie entre 14 et 109 µg/m3. Une analyse physico-chimique et microscopique des particules prélevées a révélé des profils d’éléments détectés différents entre les parcours urbains, semi-urbains et les ruraux. Trois filtres à air habitacle seront testés lors de la mise en œuvre du projet QABINE II à partir de novembre 2017.

Le second, « Caractérisation et analyse des polluants issus du transport automobile s’infiltrant dans les habitacles des véhicules » (CAPTIHV), mené par l’ESTACA, Airparif et le CORIA, vise à comprendre les mécanismes qui influencent la dispersion des particules, leur infiltration dans les habitacles et à mesurer les concentrations de polluants qui s’y retrouvent effectivement. Des premiers résultats sur un parcours urbain ont permis d’observer que la concentration de NOx et le nombre de particules mesurés dans l’habitacle pouvaient respectivement atteindre 9 et 14 fois celui mesurés à l’extérieur ; les rapports moyens « intérieur sur extérieur » pendant la durée du test étant de 1,27 pour les NOx et 1,36 pour le nombre de particules.
 

Filtration et traitement de l’air habitable

Premier démonstrateur de purificateur d'air
Le troisième projet, « Conception d’un système de réduction de la pollution de l’air intérieur habitacle automobile » (CYNTAIRE) avait pour objet la conception d’un purificateur d’air à destination des habitacles automobiles breveté par la société Médine Technology. La réalisation d’un premier démonstrateur technologique a permis de tester l’introduction de techniques de purification émergentes.

L’appareil se compose d’un filtre électrostatique hybride pour le traitement des particules et d’un réacteur moléculaire (ionisation et photocatalyse) pour le traitement des polluants gazeux. Soumis à des mélanges représentatifs d’un habitacle automobile, les résultats ont démontré sa capacité à éliminer les PM2.5, les PM10, l’ozone, le dioxyde de soufre, une grande partie des COV.

Dans le cadre du projet CYNTAIRE II démarré en juillet 2017, un système intégrant les derniers développements sera installé dans l’habitacle d’une voiture et testé en conditions réelles de circulation. Les premiers dispositifs pourraient être mis sur le marché à partir de 2020.
 

La caractérisation des polluants hors échappement

La caractérisation des émissions de polluants des véhicules constitue un autre objectif de recherche important pour l’ADEME. Les émissions à l’échappement sont relativement bien documentées. Cependant, avec la généralisation des filtres à particules qui a permis de récupérer et traiter la plupart des particules issues de la combustion, d’autres particules deviennent majoritaires. Ce sont en particlier celles issues des systèmes de freinage et de l’abrasion des pneumatiques. L’ADEME cherche déjà à caractériser et quantifier cette pollution au travers de deux projets de recherche de l’APR CORTEA (CAREPAF et CAPTATUS).

Dans le premier, « Caractérisation des émissions de particules issues du freinage » (CAREPAF), le CERTAM a réalisé un banc de freinage sur un demi-train avant de véhicule pour maitriser les paramètres de freinage et les facteurs d’émissions, localiser les zones d’émissions, analyser en nombre, en taille, en masse les particules émises et définir leurs propriétés physico-chimiques à l’aide du Groupe de Physique des Matériaux de Rouen et du centre Commun de mesures de Dunkerque.
Base de freinage pour un demi-train avant


Le deuxième, « Caractérisation physique des particules émises hors échappement par les véhicules routiers en champ proche » (CAPTATUS), associe l’IFSTTAR, le Laboratoire de Physico-Chimie de l’Atmosphère et Air Rhône-Alpes. Le but du projet est de développer des méthodologies pour prélever puis analyser l’ensemble des émissions de particules hors échappement (frein, embrayage, pneu et chaussée) en laboratoire (véhicule complet sur un banc à rouleaux), sur pistes d’essais et en bord de route.

Les premiers résultats de ces deux projets montrent que les éléments présents dans les particules issues du freinage sont C, O, Fe, Cu, Zn, Sn, Al et le naphtalène qui est un HAP potentiellement cancérigène. Par ailleurs, les résultats montrent différentes tailles de particules selon la phase du freinage : les plus grosses (1 à 4 μm) apparaitraient en début de freinage et les très petites particules (7 à 520 nm) en fin de freinage, avec une forte dépendance à la température des freins. De même, celles provenant du contact pneu/chaussée évoluent au cours d’un même essai avec des particules plus grosses (> 1 µm) lorsqu’on augmente la charge à l’essieu. Les mesures à venir sur véhicules permettront d’établir des facteurs d’émissions de particules en usage réel.

Contact
Laurent Gagnepain
 

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