Comment les voitures remettent des particules polluantes en suspension dans l’air en roulant

À l’échelle mondiale, la détérioration de la qualité de l’air est un souci majeur, car son impact sur notre qualité de vie au sens large est considérable. Selon l’Organisation mondiale de la santé (OMS) et l’Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE), le coût de la pollution atmosphérique sur la santé et la mortalité dans les pays de l’Union européenne en 2010 s’élève à 1,575 milliard de dollars.

La pollution atmosphérique est responsable de nombreuses pathologies plus ou moins graves comme les allergies, l’asthme, les infections pulmonaires et les maladies cardiovasculaires. Plus encore, dans le contexte de la crise sanitaire actuelle, des chercheurs ont montré que l’exposition à la pollution de l’air (principalement aux PM10 (particules de tailles inférieures à 10 µm), PM2,5 (particules de tailles inférieures à 2,5 µm), ozone, dioxyde d’azote) est non seulement un facteur de comorbidité du SARS-COV-2, mais aussi de sa transmission dans les environnements intérieurs.

Enfin, il est également reconnu que la pollution de l’air a un impact environnemental majeur sur la visibilité (brouillard), sur la biodiversité et sur le bâti (encrassement des bâtiments notamment).

Les sources d’émission routières

La contribution des transports routiers aux émissions de polluants atmosphériques est significative pour de nombreuses substances, qu’elles soient gazeuses ou particulaires. Les émissions liées au transport routier sont généralement classées en deux catégories : les émissions issues de l’échappement (EE) qui sont issues principalement de la combustion imparfaite du carburant et les émissions hors échappement (EHE) qui proviennent non seulement de l’usure des revêtements (route, pneus, plaquettes de frein), mais aussi des particules déposées sur les chaussées et qui peuvent être remises en suspension par les turbulences générées par la circulation des véhicules et par le vent.

Schéma de la remise en suspension des particules.
Ahmed Benabed, Fourni par l’auteur

Au cours des dernières décennies, les travaux de recherche et développement, les mesures politiques principalement axées sur les EE combinées à des réglementations de plus en plus strictes imposées aux fabricants de véhicules (normes EURO) ont entraîné une baisse de la contribution en pourcentage des particules d’échappement sur les concentrations ambiantes totales des particules. Cependant, il a été démontré que même avec zéro EE, le trafic continuera à contribuer à l’émission de particules fines et ultrafines à cause des EHE.

La contribution de la remise en suspension

Ces dernières années, des efforts de plus en plus importants ont été déployés par les organismes de recherche afin d’améliorer les connaissances scientifiques sur les EHE et notamment les particules issues de la remise en suspension. Les différentes études conduites dans le but d’étudier ce phénomène ont montré qu’il dépend à la fois du type de véhicule (son poids principalement), de sa vitesse et des caractéristiques du revêtement de la chaussée. Concernant la contribution de la remise en suspension, il a été montré que ces émissions peuvent dépasser 50 % des émissions globales dans certaines conditions.

Compte tenu de ces éléments, on comprend mieux la nécessité d’approfondir l’état des connaissances sur le phénomène de remise en suspension des particules associé aux passages des véhicules. En particulier, il est important de s’intéresser aux mécanismes qui influencent le détachement des particules d’une surface et ensuite à leur dispersion dans l’environnement proche du véhicule.

Afin de caractériser de façon efficace la remise en suspension, il est important de commencer par comprendre ses mécanismes d’émission. Cet objectif constitue un vrai défi au regard des nombreux paramètres qui influencent le phénomène et qui peuvent interagir entre eux. Physiquement, la remise en suspension de particules produite par le passage d’un véhicule est le résultat des interactions roue/sol et roue/air. Ces interactions génèrent deux principales perturbations : mécaniques (vibrations du sol, forces électrostatiques liées aux frottements entre les surfaces) et aérodynamiques (écoulements turbulents liés à…

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Auteur: Ahmed Benabed, Enseignant-Chercheur en mécanique des fluides, ESTACA