Le diesel et autres moteurs thermiques , livre ebook

Le présent ouvrage présente une analyse scientifique et technique de la pollution atmosphérique causée par les échappements des véhicules à moteur thermique, plus particulièrement par ceux du diesel. Il décrit les effets toxicochimiques des émissions de particules fines et de gaz toxiques ainsi que leurs conséquences pour la santé publique, puis l’impact écotoxicologique de ces aéropolluants, en particulier sur la végétation et ses conséquences pour l’agriculture.
Le livre expose aussi les techniques de dépollution des émissions des véhicules à moteurs par recours à des carburants « propres » et par montage de pots catalytiques. Enfin, dans le contexte actuel de réchauffement climatique, il soulève la question de la décarbonation des transports terrestres et traite des solutions alternatives aux carburants issus des combustibles fossiles, des diverses modalités d’électrification des véhicules et de la pertinence de l’usage de l’hydrogène.
Cet ouvrage s’adresse à toute personne qui se préoccupe, parmi les problématiques d’écologie et d’environnement contemporaines, de la pollution atmosphérique : lectorat cultivé mais non spécialiste, étudiants de Masters en Sciences de l’environnement, toxicologie, écotoxicologie, scientifiques, ingénieurs et professionnels de la santé.

Introduction 1

 Chapitre 1 • Les émissions du diesel et des autres moteurs thermiques 5

1.1 Rappel sur les moteurs à combustion interne 5

1.1.1 Les moteurs à allumage commandé 6

1.1.2 Le moteur diesel 7

1.2 Le carburant 9

1.2.1 Propriétés physico-chimiques du gazole 9

1.2.2 Les gazoles « verts » 12

1.3 Les rejets d’échappement 12

1.3.1 Émissions de particules 13

1.3.2 Les oxydes d’azote 28

1.3.3 Rejets de polluants organiques volatils non méthaniques

(COVNM) 29

1.3.4 Rejets d’autres aéropolluants non réglementés 30

1.3.5 Rejets d’hydrocarbures 31

1.4 Formation de polluants « secondaires » à partir des rejets du diesel 43

1.4.1 Formation endogène de polluants « secondaires » 43

1.4.2 Formation exogène de polluants « secondaires » 45

1.5 Comparaison du diesel avec les autres types de motorisation 47

1.5.1 Diesel et essence 47

1.5.2 Diesel et GPL 48

 Chapitre 2 •Toxicochimie des émissions du diesel 49

2.1 Nocivité des particules 50

2.1.1 Modalités de contamination de l’organisme par les particules 51

2.1.2 Conséquences pathologiques de l’exposition aux particules 53

2.2 Nocivité des oxydes d’azote et des polluants secondaires issus de ces composés 55

2.2.1 Toxicité des oxydes d’azote 55

2.2.2 Toxicité des PeroxyAcylNitrates (PAN), des PeroxyBenzoylNitrates (PBzN) et dérivés 57

2.3 Toxicité des hydrocarbures 58

2.3.1 Risques liés aux HAP 58

2.3.2 Risques liés aux BTEX 67

2.3.3 Risques liés aux autres hydrocarbures 68

2.4 Toxicité des divers composés carbonylés 68

2.4.1 Risques propres aux aldéhydes 69

2.4.2 Risques liés aux quinones 69

2.5 Toxicité des métaux et autres substances inorganiques présentes dans les émissions des diesels 71

 Chapitre 3 • Impact épidémiologique des émissions des diesels et autres moteurs à combustion interne 73

3.1 Effets aigus de l’exposition aux émissions des diesels74

3.1.1 Intoxications aiguës résultant du contact avec le gazole 75

3.1.2 Intoxications aiguës résultant des émissions des diesels 75

3.2 Impact à long terme du diesel sur la morbidité 76

3.2.1 Effets respiratoires 77

3.2.2 Effets allergiques 77

3.2.3 Effets cardiovasculaires 78

3.2.4 Effets neurotoxiques 79

3.2.5 Effets hépatiques 80

3.2.6 Effets reprotoxiques 81

3.2.7 Effets cancérogènes 82

3.3 Impact du diesel sur la mortalité 84

3.3.1 Études épidémiologiques sur la place du diesel dans la mortalité causée par la pollution de l’air urbain 84

3.3.2 Problématique des politiques publiques destinées à réduire l’impact sanitaire du diesel et des autres véhicules à combustion interne 87

 Chapitre 4 • Impact des émissions du diesel sur l’environnement 89

4.1 Formation des smogs photochimiques 89

4.1.1 Mécanisme de formation des smogs 90

4.1.2 Le dôme de pollution urbain et ses effets climatiques94

4.2 Formation d’aéropolluants secondaires dans les atmosphères urbaines polluées 96

4.2.1 Genèse de l’ozone troposphérique dans les atmosphères polluées 98

4.2.2 Formation des photo-oxydants tertiaires 101

4.3 Conséquences écotoxicologiques de la pollution de l’air sur la végétation 108

4.3.1 Dans le cas des émissions de photo-oxydants 108

4.4 Conséquences écotoxicologiques pour l’agriculture 114

 Chapitre 5 • La lutte contre la pollution atmosphérique provoquée par les véhicules à moteur thermique 117

5.1 Méthodes de lutte contre la pollution atmosphérique due aux véhicules à moteur 118

5.2 Méthodes fondées sur la prévention 120

5.2.1 Choix de la nature du combustible 120

5.2.2 Épuration des combustibles 122

5.2.3 Techniques de réduction de la génération de polluants par la combustion 122

5.3 Dépollution des gaz d’échappement des véhicules à moteur125

5.3.1 Positionnement des systèmes d’épuration sur les automobiles 125

5.3.2 Les pots catalytiques 126

5.4 Les filtres à particules 131

 Chapitre 6 •Réglementation des véhicules à moteur thermique 133

6.1 Les normes européennes d’émissions des véhicules et l’évolution de leurs valeurs limites 133

6.1.1 Historique des normes Euro 134

6.1.2 Évolution des normes Euro 134

6.1.3 Émissions réelles des automobiles à moteurs thermiques commercialisées relativement à la norme en vigueur 138

6.1.4 Le problème des tests « truqués » 141

6.1.5 Représentativité des tests normalisés des véhicules en comparaison de l’utilisation réelle 144

6.1.6 Réponse aux normes Euro et échelle de certificat Crit’Air selon le type de motorisation 148

6.2 Rôle de la fiscalité dans la diffusion des véhicules à moteur diesel 151

6.2.1 Un prix du carburant favorable au diesel 151

6.2.2 Moindre prix des cartes grises des véhicules diesel152

6.2.3 Un malus dit « écologique » aberrant 153

6.3 Quelques réflexions sur une réglementation réaliste des véhicules

à moteur thermique 155

 Chapitre 7 • Les alternatives aux combustibles fossiles 157

7.1 Recours aux véhicules fonctionnant aux hydrocarbures gazeux 158

7.1.1 Gaz de pétrole et gaz naturel 158

7.2 Les alcools carburants : méthanol et éthanol 160

7.2.1 Le méthanol 160

7.2.2 L’éthanol 163

7.3 Les gazoles « verts » 163

7.4 Les biocarburants 164

7.4.1 La production actuelle des biocarburants 164

7.4.2 Bilan écoénergétique et économique des biocarburants166

7.4.3 Quel avenir pour les biocarburants ? 172

7.5 L’hydrogène 177

7.5.1 La production de l’hydrogène 178

7.5.2 Usage de l’hydrogène comme carburant 185

7.5.3 Usage de l’hydrogène comme source d’énergie dans les piles à combustible 186

7.6 Les véhicules électriques 186

7.6.1 Les véhicules à batteries 187

7.6.2 Les véhicules à pile à combustible 190

7.6.3 Les véhicules hybrides 195

Conclusion 197

Bibliographie 201

Index 225