Les polluants de véhicules légers

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Les émissions de polluants non-réglementés de véhicules légers Euro 6 à la loupe

Le projet EM6.3 financé par l’ADEME dans le cadre du programme CORTEA1 a été réalisé en collaboration avec l’Université Gustave Eiffel et le CRMT. Ce projet s’est focalisé dans l’étude des émissions de polluants non-réglementés (PNR) de cinq véhicules légers Euro 6, utilisant trois types de carburants : l’essence, le gazole et le gaz naturel véhicule (GNV). La technologie employée pour récolter les données de mesures était un analyseur FTIR2 embarqué. Les résultats de ce projet fournissent des informations utiles pour les décideurs et les chercheurs dans le domaine de la compréhension des émissions de polluants provenant des véhicules légers, et contribuent ainsi à l’amélioration de la modélisation de la qualité de l’air et de sa préservation.

1https://expertises.ademe.fr/content/connaissances-reduction-a-source-traitement-emissions-polluants-lair
2Fourier-transform infrared spectroscopy : spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier

Quels sont ces polluants importants, et pourtant exclus des critères réglementaires ?

Les émissions de polluants provenant des véhicules légers ont un impact significatif sur la qualité de l’air et sur la santé publique. La norme Euro 6 vise à limiter les émissions de polluants réglementés tels que les oxydes d’azote (NOx). Cependant, il est tout aussi important de comprendre les émissions d’autres polluants non-réglementés (les PNR), qui ont des effets néfastes sur l’environnement et sur notre santé dont certains seront pris en compte dans la future norme Euro 7. La liste de ces polluants est très longue et les principaux ont été traités dans le cadre de cette étude, à savoir :

  • Les hydrocarbures non-brûlés de type CxHy où nous retrouvons : le méthane (CH4), l’éthylène (C2H4), l’éthane (C2H6), le propylène (C3H6), le propane (C3H8), le 1,3-butadiène (1,3-C4H6), l’isobutène (iso-C4H8), le benzène(C6H6), le toulène (C7H8).
  • Les composés organiques oxygénés (PNR de type CxHyOz) où nous retrouvons : le formaldéhyde HCHO), l’acide formique HCOOH, l’éthanol C2H5OH et l’acétaldéhyde CH3CHO.
  • L’ammoniac (NH3)
  • Le protoxyde d’azote (N2O)
  • Le dioxyde de soufre (SO2)

Bon à savoir

A ce jour, certaines technologies permettant de réaliser ce genre de mesures d’émissions sont en cours de développement. Le projet CORTEA EM6.3 a permis par ailleurs de valider l’usage d’une technologie de type analyseur FTIR embarqué pour mesurer les émissions instantanées d’une large gamme de polluants. Une grande avancée pour l’état de l’art technologique du secteur de la mesure embarquée !

Quelles sont les étapes d’une campagne de mesure de polluants ?

Toute campagne de mesure normative doit respecter un ensemble d’indications de conduite pour réaliser un parcours « règlementé ». Dans le cadre du projet CORTEA, des parcours réglementés ont été réalisés en région lyonnaise conformément aux conditions du cycle RDE3 correspondant aux véhicules légers.

3Real Driving Emissions : cycle de roulage en condition réelle sur route ouverte

Figure 1 : Outil d’aide à la conduite

Un parcours RDE comporte :

  • 34% de distance en ville (parcours urbain)
  • 33% en dehors de la ville (parcours extra-urbain)
  • Le reste soit 33% sur autoroute

La durée de l’essai doit être comprise entre 90 et 120 minutes.

A la fin de l’essai, l’analyseur FTIR génère des fichiers avec les données brutes. Pour les traiter, il faut effectuer un dépouillement de données avec divers logiciels de traitement qui permettent de générer des procès-verbaux d’essai reprenant les données et les résultats obtenus. Les émissions de polluants de véhicules légers sont exprimées en masse par kilomètre (g/km).

Il est également possible de classer l’information par type de parcours (urbain, extra-urbain, autoroute), ou de comparer les résultats avec d’autres essais faits avec des carburants différents.

Les ingénieurs qui réalisent ce type de travail maîtrisent les logiciels de traitement et ont des compétences en chimie, en physique et sont très souvent des ingénieurs motoristes. 

Qu’est-ce que le projet CORTEA EM6.3 nous apprend sur les émissions des PNR de véhicules légers ?

Dans le cadre du projet, les émissions des PNR ont été analysées en fonction des carburants utilisés et ont permis d’aboutir aux conclusions suivantes :

  • Les émissions d’oxyde d’azote (NOx) ont été similaires pour les trois types de carburants, avec tous les cinq véhicules mesurés respectant les seuils d’émissions de la norme Euro 6 sur le cycle RDE.
  • Les émissions de CO2 varient en fonction du type de carburant utilisé dans les véhicules, avec une plus grande quantité émise par les véhicules à essence par rapport au gazole et au GNV.

Concernant hydrocarbures non-brûlés (PNR de type CxHy) :

  • Les véhicules à essence émettent des niveaux relativement élevés de benzène et de toluène, tandis que les véhicules utilisant le GNV émettent des niveaux élevés de méthane (CH4) et éthylène (C2H6).
  • Les véhicules à essence émettent des niveaux significatifs de propane (C3H8), qui est considéré comme un sous-produit du processus d’oxydation.
  • Les émissions des composés éthylène, propylène, 1.3-butadiène et isobutène sont faibles dans les gaz d’échappement de tous les véhicules testés, avec des niveaux inférieurs à 0,4 mg/km.
  • La présence d’éthanol dans les émissions des véhicules à essence est due à la composition des carburants E5 et E10.

Les composés organiques oxygénés CxHyOz sont très peu présents dans les gaz d’échappement de tous les véhicules testés (moins de 0,4 mg/km). Nous trouvons la présence d’éthanol pour les véhicules essence (0,3 mg/km), ce qui s’explique par sa présence dans les carburants (E5 et E10).

En ce qui concerne les autres polluants non-réglementés (PNR) :

  • Le protoxyde d’azote (N2O) est principalement présent dans les émissions des véhicules diesel en raison de la combustion en mélange pauvre.
  • L’ammoniac (NH3) est émis par les motorisations GNV et essence, résultant d’une hydrogénation pendant les phases riches du fonctionnement moteur.
  • Les émissions de dioxyde de soufre (SO2) sont minimes pour tous les véhicules testés du fait de la très faible teneur en soufre dans les carburants testés.

L’étude des émissions de polluants non réglementés (PNR) des véhicules légers Euro 6 sur cycle RDE en fonction des différents carburants a montré des différences significatives sur certains polluants. En complément de cette connaissance apportée sur les polluants, les travaux réalisés dans le cadre du projet ont permis de montrer une corrélation élevée entre les mesures effectuées par l’analyseur FTIR embarqué et le système PEMS4 pour les émissions instantanées de CO2 et de NOx. De ce fait, les participants du projet ont pu valider une nouvelle technologie (FTIR embarquée) pouvant être utilisée en complément du système PEMS pour mesurer les émissions de polluants non-réglementés. L’analyseur FTIR embarqué est désormais un outil fiable pour mesurer les émissions instantanées de PNR offrant un bon niveau de confiance dans les valeurs mesurées.

4Portable emissions measurement system : système de mesures des émissions à l’échappement, embarqué sur le véhicule, utilisé notamment lors des mesures sur cycle RDE pour l’homologation des véhicules

A la veille de l’entrée en vigueur de la norme Euro 7, il est important de continuer à contrôler les émissions de PNR pour réduire leur impact sur l’environnement et sur la santé publique.

Les acteurs du projet CORTEA EM6.3 :

Pour plus d’informations, veuillez contacter :

– Bernard Guiot, Responsable R&D
Tel : 04 78 66 63 97 / 06 99 00 17 18
Mail : support+bguiot-crmt-fr@sevanova.com

– Yassine Azizi, Expert en analyse d’émissions et catalyse
Tel : 04 78 66 63 94 / 06 68 93 78 64
Mail : support+yazizi-crmt-fr@sevanova.com