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Autour de l'auto - 11/04/2014

Les émissions de polluants des véhicules dépendent plus des types de combustion que des carburants

Si les récents pics de pollution en France ont encore été associés aux véhicules Diesel, en réalité, les émissions de polluants dépendent moins des carburants que des types de combustion et des systèmes de dépollution qui sont utilisés, explique Jean-Paul Morin, chercheur à l’Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (Inserm).

Si les différentes politiques environnementales se sont focalisées sur la question légitime du CO2, les récents pics de pollution ont permis de prendre davantage conscience du problème de santé publique posé par les émissions de polluants. Or, lors des derniers épisodes de pollution, les véhicules Diesel, dominants dans notre parc automobile, ont encore été pointés du doigt alors que la majorité des émissions provenaient de l’épandage agricole. Le trafic routier a bien sa part de responsabilité mais désigner un type de motorisation comme principal émetteur de polluants est désormais un raccourci rapide (sauf par rapport à sa proportion dans le parc automobile). D’une part, parce que tous les carburants - Diesel, essence, GPL, GNV, biocarburants – peuvent émettre des polluants. "Leur niveau d’émission dépend ensuite de leur type de combustion et du système de dépollution qui équipe le véhicule", résume Jean-Paul Morin, chercheur à l’Inserm. D’autre part, parce que les réglementations européennes qui fixent des normes d’émissions de polluants de plus en plus sévères (normes Euro)  ont poussé les constructeurs à créer des  combinaisons "type de combustion et système de dépollution" permettant de réduire les émissions à leur minimum. C’est particulièrement vrai pour le Diesel. Pour l’essence en revanche, les normes d’émissions de CO2 ont encouragé les constructeurs à utiliser le type de combustion du Diesel - l’injection directe à mélange pauvre - sans pour autant l’accompagner de son système de dépollution, ce qui a pour effet d’augmenter les émissions de polluants. Voici les explications techniques de Jean-Paul Morin.

Autoactu.com : Jean-Paul Morin, quels types de polluants pouvons-nous trouver lors de la combustion de chaque carburant et dans quelles proportions ?
Jean-Paul Morin :
Pour se rendre compte de l’apport de la technologie sur les émissions de polluants, parlons d’abord des émissions des véhicules essence et Diesel qui ne sont pas équipés d’un système de dépollution. Un véhicule essence émet alors quelques pourcents de monoxyde de carbone (CO) et d’hydrocarbures imbrulés, 1 000 à 2 000 ppm (partie par milliers) d’oxyde d’azote (Nox) et quelques centaines de milliers de particules de condensation liquides par cm3 d’air. 
Le véhicule Diesel est moins polluant. Il émet 150 ppm de CO, soit 15 à 50 fois moins que les véhicules essence, 150 ppm d’hydrocarbures et 300 à 500 ppm de Nox. En revanche, il émet quelques mg de particules par m3 d’air.

Autoactu.com : Avant de continuer, pouvez-vous nous rappeler l’impact de chaque type de polluant sur la santé ?
Jean-Paul Morin :
Le monoxyde de carbone empêche la bonne oxygénation des organes par le sang. Même à un niveau de concentration modique, il peut poser des problèmes de métabolisme chez les personnes fragiles. Les hydrocarbures imbrulés, surtout les hydrocarbures aromatiques, sont également toxiques pour le métabolisme. On parle souvent des BTX, pour Benzène, Toluène et Xylène, qui sont des hydrocarbures aromatiques issus de l’essence. Ceux là sont effectivement cancérigènes, tout comme les hydrocarbures dits polyaromatiques, les HAP, contenus dans le Diesel.
Les Nox sont composés pour leur part de monoxyde d’azote, non toxique, et de dioxyde d’azote (No2) qui est toxique au niveau de concentration où on le rencontre dans l’atmosphère. C’est un irritant bronchique qui a également un impact important sur la fonction cardiaque. Enfin les particules sont cancérigènes lorsqu’elles ne sont pas traitées par catalyse d'oxydation. Lorsqu’elles le sont, il reste le noyau carboné des particules qui peut déclencher des réactions inflammatoires. Le rôle du filtre à particules (FAP) est donc de retenir les particules traitées.

Autoactu.com : Vous évoquez le FAP et le traitement des particules sur les véhicules Diesel. Quels sont les moyens de dépollution employés sur les différents types de motorisation et leurs résultats sur les émissions ?
Jean-Paul Morin :
Les véhicules essence ont été les premiers que l’on a su dépolluer avec le catalyseur trois voies, obligatoire depuis 1992. Cela a permis de réduire les émissions de CO et d’hydrocarbures imbrulés à quelques centaines de PPM et de diminuer de 95% les émissions de Nox. Quelques réglages ont été effectués depuis pour améliorer encore les performances « environnementales » du catalyseur trois voies mais globalement il y a peu d’évolution.
Pour les véhicules Diesel, à partir des véhicules Euro 2 (1996) et jusqu’à Euro 5, les constructeurs ont mis en place des catalyseurs d’oxydation. Cela a permis d’éliminer totalement le CO et les hydrocarbures imbrulés. En revanche, cela ne permet pas de réduire les émissions de Nox et de particules. Néanmoins, la catalyse d’oxydation permet de traiter la surface des particules en retirant les hydrocarbures toxiques. Il ne reste donc que le noyau des particules. A partir de 2005, le filtre à particules a été rendu obligatoire pour diminuer enfin les particules et grâce au FAP, on tombe à 0,05 mg de particules par cm3, actif à froid comme à chaud. Le FAP ne peut néanmoins se régénérer qu'en conditions de roulage, car le FAP a besoin de chauffer pour se régénérer. Les véhicules Diesel ne sont donc pas toujours utilisés dans les conditions nécessaires pour la régénération des FAP, ce qui peut poser quelques problème de fonctionnement de régénération efficace.
A partir de septembre 2014, l’entrée en vigueur de la norme Euro 6 va obliger les constructeurs à traiter le dernier polluant des véhicules Diesel : les Nox. On va alors employer des pièges à Nox (Nox trap) ou un système de catalyse à l’urée, c'est-à-dire de l’amoniaque. Le mélange amoniaque et Nox permet de faire de l’azote et de l’eau et donc de supprimer au moins 80% des émissions de Nox.

Autoactu.com : La norme Euro 6 crée donc une convergence entre le niveau d’émissions réglementaires des véhicules essence et Diesel. Pourtant, des associations environnementales ont tiré le signal d’alarme sur les émissions des nouveaux moteurs essence à injection directe. Pourquoi sont-ils plus émetteurs de polluants que les autres ?
Jean-Paul Morin :
Jusqu’ici le type de combustion utilisé pour les véhicules essence était celui de la stœchiométrie. Concrètement, il s’agit d’introduire autant d’oxygène que de carburant dans le moteur pour qu’il reste o% d’oxygène. Il reste un peu de Nox que l’on a su réduire avec la catalyse trois voies. Pour réduire les émissions de CO2, les constructeurs ont ensuite utilisé la combustion analogue aux véhicules Diesel actuels, l’injection directe dite à mélange pauvre parce qu’il y a moins de carburant que d’oxygène. Or ce type de combustion ne permet pas d’utiliser la catalyse trois voies pour éliminer les Nox et produit des particules. Ces nouveaux moteurs essence deviennent donc plus polluants que les moteurs essence aux normes Euro 5. Pour y faire face, les constructeurs devront avoir recours au système de dépollution des véhicules Diesel mais les véhicules essence bénéficient d’une dérogation de trois ans pour se plier aux futures normes sur les particules. 

Autoactu.com : Les motorisations essence à injection directe sont donc plus polluantes que les motorisations Diesel actuelles. Qu’en est-il des motorisations GPL et GNV ou encore des biocarburants ?
Jean-Paul Morin :
Là encore pour ces motorisations tout dépend de la stratégie de combustion et du système de dépollution qui y est lié. Pour le GNV par exemple, la combustion peut se faire par stœchiométrie ou via un mélange pauvre. Mais si la combustion ne se fait pas bien, il y a un risque d’émissions de méthane imbrulé. Il ne s’agit pas là d’un polluant mais d’un gaz à effet de serre 20 fois plus puissant que le CO2.
Concernant les biocarburants, l’éthanol mélangé à l’essence se brûle bien en stœchiométrie mais il contient plus d’oxygène. Il y a donc plus de composés oxygénés irritant pour les voies respiratoires qui ne sont pas toujours pris en charge par la catalyse trois voies. Pour les biocarburants Diesel, c’est le même problème. Le moteur n’est pas suffisamment bien adapté pour empêcher les émissions d’hydrocarbures imbrulés issus des huiles végétales.

Autoactu.com : En résumé, pouvez-vous nous dire quelle est selon vous la meilleure motorisation thermique pour l’environnement ?
Jean-Paul Morin :
C’est difficile à dire car cela dépend aussi de la cylindrée du véhicule et de son utilisation mais il est certain qu’il n’y a plus de raison de fustiger les Diesel modernes. Le problème est désormais politique. Il faut avant tout trouver des solutions pour renouveler le parc et y faire entrer les nouvelles technologies.
Propos recueillis par Emilie Binois

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Réactions

Article très technqiue mais qui a au moins le mérite d'être compréhensible dans sa restituton.
Merci à Autoactu et à M. Morin pour ses explications techniques.
Juste une remarque par rapport à à point de détail de cet article : "A partir de 2005, le filtre à particules a été rendu obligatoire pour diminuer enfin les particules". A moins que ma mémoire fasse défaut, mais il me semble que le FAP est devenu obligatoire pour tous les véhicules diesel, du moins pour la France à partir de 2012. En 2005, nous n'avions qu'un démarrage de technologie dépollution diesel dont la 605 avec ricine pour un coût de recharge prohibitif à l'époque.
clerion, Le vendredi 11 avril 2014

Il serait bon que les écolos, les politiques bien pensants et autres journalistes en général (certains sur France télévisions notamment) lisent cet article.

cela permettrait d’arrêter de fustiger toujours davantage l'usage de la voiture comme soit disant 1er responsable de la pollution!

Comme le dit M. Morin, le problème est politique... et ce n'est pas la première fois que je constate que les politiques ne connaissent rien aux problèmes... Cela se voit à travers les solutions qu'ils proposent!
Yoann , Le vendredi 11 avril 2014

Sur la 605, permier vehicule automobile a avoir un FAP, l'additif n'est pas de la "ricine" mais de la CERINE.
Toujour employé par PSA mais dans des formules amèliorées permettant de faire pls de 100 000 KM sans recharge, cet additif permet de diminuer la température de combustion des particules et donc la température du FAP mais aussi de ne pas etre obligé de faire fonctionner le poteur dans un modé "dégradé" extrême pour faire chauffer les gaz d'échappement impliquant une surconsommation de carburant.
Maxime, Le vendredi 11 avril 2014

Mais dites-moi, ce n'est guère politiquement correct, tout ça,

Attention, Monsieur Morin, vous risquez la promotion placard...

Merci en tout cas de cette mise au point
.

jean-marie méchin, Le vendredi 11 avril 2014

Voila, j'espère que maintenant je pourrai intervenir moins souvent sur ce sujet.
Arnaud C., Le vendredi 11 avril 2014

Il me semble que les fameux BTX, composés à cycle benzenique fortement cancérogènes, ont été mis volontairement dans les carburants typre essence suite à la suppression du plomb pour maintenir un indice d'octane ad hoc.
Frédéric, Le vendredi 11 avril 2014

Je vois que la petite sauterie des "États généraux du diesel" a fait son effet…

Aussi dépollué soit-il, le diesel reste de toute façon un non sens économique et, en France, une gabegie fiscale.
Alexandre LENOIR, Le vendredi 11 avril 2014

Le FAP a été inauguré sur la 607 et non la 605 et comme le dit Maxime, heureusement pour nous, c'est de le cérine, même si elle ne ne contient plus guère de cérium, et non de la ricine

Alexandre, pouvez vous développer le non sens économique et la gabegie fiscale?
Vincent , Le vendredi 11 avril 2014

Tiens, c'est amusant.
Quand il parle à GDF qui défend le GNV, M. Morin dit que le nox trap à l'urée d'un diesel Euro 6 peut générer du nitrate d'amonium. (http://www.gnvert-gdfsuez.com/actualites-2/actualite/lanalyse-de-jean-paul-morin/) et que ça, ce n'est vraiment pas bien.

Et puis quand il parle pour le diesel, cet aspect est occulté et il pinaille sur les vertu du GNV.

Je me demande à quel point son avis d'expert ne peut pas être conditionné à la nature du bailleur de fonds du moment…
Alexandre LENOIR, Le vendredi 11 avril 2014

Exact, cérine et 607. Désolé chers lecteurs du blog d'Autoactu, pas bien réveillé ce matin. Vivement le WE, en véhicule diesel ;-).
A noter qu'US, le catalyseur a été mis en place bien avant 1992, il y a eu des 505 V6 150CV avec version dégonflée du bon vieux PRV de 2849cm3 exportées là bas.
clerion, Le vendredi 11 avril 2014

Le fond de l'article est intéressant mais si on veut parler de technique, il vaut mieux être précis et être sûr de ses affirmations. Je m'explique.

Sur la plupart des moteurs Essence à injection directe actuels, le mode de combustion est le même qu'un moteur Essence à injection indirecte. On fonctionne avec un mélange homogène et stoechiométrique. La combustion est de type "prémélange". On peut donc tout à fait post-traiter les gaz d'échappement avec un catalyseur 3 voies traditionnel. Avec un moteur à injection directe, les émissions de particules sont en effet plus élevées qu'un moteur à injection indirecte pour les raisons suivantes : dégradation de l'homogénéité, et impact du carburant sur les parois de la chambre de combustion. Les particules ne sont pas vraiment formées de la même façon que pour un moteur Diesel.

Les moteurs essence à injection directe qui fonctionnent avec un mélange stratifié et non-stoechiométrique sont très rares : il y a eu les moteurs VW TFSI mais VW a changé son fusil d'épaule et désormais ils fonctionnent en mélange stoechiométrique.
Il y a aussi Mercedes qui propose le V6 350 CGI mais ce véhicule est bien évidemment équipé d'un système qui permet de traiter les NOx.

Pour résumer :
- 95 % des moteurs Essence à injection directe fonctionnent en mélange stoechiométrique et sont post-traités par un cata 3 voies
- les 5% restants sont tous équipés de système de traitement de Nox donc aucun souci

J'invite M. Morin a mieux se renseigner sur les motorisations Essence actuelles :)
Benoit L, Le vendredi 11 avril 2014

MERCI !
OA, Le vendredi 11 avril 2014

Que du beau monde et qu'elle fourchette de spécialistes!

Qui peut nous renseigner sur le débat nécessaire, à savoir:
"moteur diesel automobile et fiabilité"

Jo Duchene, Le vendredi 11 avril 2014

Chais pas pourquoi mais je la sentais venir celle-là....
Parce-que la pollu le rapport stœchiométrique, les combustions isobares et isochore, enfin toute la chimie et les oxydations de dessus de piston, ça va bien....
Mais qui parle du client dans tout cela ?
;0)
Lucos, Le vendredi 11 avril 2014

je suis assez d'accord avec la remarque d'Alex Lenoir. Le sieur Morin a la (facheuse) habitude d'adapter son discours au sujet en cause. on peut trouver qq interventions (virulentes) de sa part et pas si anciennes sur les méfaits du diesel.

la question qui n'est pas abordée et qui déborde sur la fiabilité, c'est qu'est-ce qui sort vraiment du pot quand la voiture ne tourne pas selon le cycle débile d'homologation des émissions et quelle est l'évolution de ces émissions au bout de quelques années, même sur les magnifiques usines à mazout qui sont sous nos capots, et une fois que les techniciens ont bidouillé la vanne EGR par exemple.

Enfin, j'aurais aimé savoir à titre très personnel si j'étais un gros pollueur ou pas avec ma voiture Euro4 qui tourne au GPL parce que le sieur Morin a botté en touche pour ce carburant.
JLS, Le vendredi 11 avril 2014

Pas plus de problèmes de fiabilité avec les moteurs diesel qu'avec les moteurs essence.

Il est juste prouvé que les moteurs essence à injection directe émettent plus de particules que leurs homologues à injection indirecte et même et surtout que les diesel.

Le bidouillage de l'EGR est de l'histoire ancienne, ce n'est plus possible sur les véhicules récents.

Les émissions polluantes étant proportionnelles à la consommation, si vous consommez le double de ce que donne le cycle, vous rejetez 2 fois plus de polluants.
Vincent , Le vendredi 11 avril 2014

C'est vrai, cest sur 607 et pas 605 !!
Maxime, Le vendredi 11 avril 2014

Difficile de ne pas remettre en question les propos d'un chercheur Inserm sur la combustion et les émissions polluantes qui croit que le rapport stœchiométrique air/essence est de 1:1, alors qu'il est de 14,7:1 ...
Léo , Le vendredi 11 avril 2014

Si cela vous intéresse, un des derniers rapport de Mr Morin datant de décembre 2013 est disponible sur le site du CCFA à l'adresse suivante :
http://www.ccfa.fr/IMG/pdf/morinparticulesdiesel.pdf
Pas mal de datas chiffrées.
Par contre il ne parle pas beaucoup des motorisations essence. Juste page 11, un tableau montre que les emissions de particules sont identiques.
Un point intéressant étant sur la dernière page où il parle de la diminution de la vitesse liée aux émissions en disant clairement qu'avant de s'attaquer à ce point, il faut se concentrer sur le 3 plus gros emetteurs que sont le résidentiel, le tertiaire et l'agriculture. A montrer à nos chers politques qui n'ont que ce mot à la bouche.
Le point qui pourrait être soumis à caution est le lien très fort entre l'université de Rouen, le CERTAM et l'industrie automobile et pétrolière de la région. Je ne dis pas qu'il y a connivence, mais les industriels finançant les prorgammes de recherche, les étudiants étant en stage chez ces mêmes industriels voir embauchés, cela créé des liens ou les problèmes de "compliance" pourraient voir le jour.
Frédéric, Le vendredi 11 avril 2014

Léo, il ne parle pas d'air mais d'oxygène, ce qui change pas mal de chose et puis il ne précise pas si c'est une masse, un volume.

Je pense qu'il connaît la formule de la combustion parfaite puisqu'il en donne le résultat
Vincent , Le vendredi 11 avril 2014

Et la voiture électrique, elle pollue ?
christian AMEDE, Le samedi 12 avril 2014

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