Introduction aux émissions des véhicules

Sylvie Trottier
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Quels sont les liens avec mon programme d'études?

Découvrir comment les gaz d'échappement contribue au smog et de gaz à effet de serre.

Les véhicules sont très utiles. En plus de nous emmener du point A au point B, ils nous permettent de transporter d’autres personnes ou des choses, et de nous déplacer plus rapidement qu’à pied.

Mais ils ont aussi des aspects nuisibles, comme leur contribution au smog et au changement climatique. Si tu as déjà été coincé(e) dans la circulation derrière un camion lourd, tu as sans doute senti les gaz nauséabonds qui s’en échappent. Or, même lorsqu’on ne sent rien, les véhicules émettent toutes sortes de produits nocifs pour les humains et la planète.

Comment fonctionne un moteur à combustion interne?

Nous savons tous que la plupart des automobiles et des camions consomment du carburant. Certains véhicules fonctionnent maintenant aussi à l’électricité, mais la plupart sont généralement alimentés aux combustibles fossiles, par exemple de l’essence ou du diesel qui brûle à l’intérieur d’un moteur. C’est pourquoi on dit que ces véhicules sont équipés d’un moteur à combustion interne – le terme combustion signifie que le carburant brûle. 

Dans le moteur d’une automobile, le carburant est stocké dans un petit espace fermé et est allumé. L’allumage libère une grande quantité d’énergie sous la forme de gaz en expansion rapide (qui « explosent »). En déclenchant des centaines d’explosions chaque minute, le moteur d’une automobile peut provoquer le mouvement de va-et-vient des pistons, qui est converti par le vilebrequin en mouvement rotatif servant à déplacer le véhicule. 

Les quatre phases du fonctionnement d'un moteur à combustion
Animation démontrant les quatre phases du fonctionnement d'un moteur à combustion. Le carburant entre à gauche et les gaz d'échappement sortent à droite (Source: UtzOnBike (œuvre dérivée) via Wikimedia Commons).

Les gaz sont acheminés vers l’extérieur du moteur par le tuyau d’échappement et le silencieux de l’automobile. Les émissions des véhicules peuvent nuire à la qualité de l’air (mesure de la quantité de polluants présents dans l’air) près de la surface de la Terre, où nous vivons et respirons, ainsi que dans la haute atmosphère.

Qu’est-ce que le smog?

Le smog est un type de pollution atmosphérique localisée et de courte durée qui se produit près du niveau du sol. On peut reconnaître une journée de smog intense par la brume en suspension dans l’air. Historiquement, le terme « smog » était utilisé pour désigner l’épaisse brume grisâtre observée lorsque la fumée et le brouillard se mélangent. Il est employé de nos jours pour désigner un type de pollution atmosphérique attribuable à la combinaison de certains types de gaz et de particules que nous pouvons observer l’été ou l’hiver. Lors des périodes de smog, il peut être difficile de voir aussi loin que tu le pourrais un jour plus clair. Tu pourrais également trouver qu’il est un peu plus difficile de respirer. L’air pourrait aussi avoir une certaine odeur. Le smog est principalement composé de matières particulaires et d’ozone troposphérique (O3).

Comment les émissions des véhicules contribuent-elles au smog?

Les émissions des véhicules sont l’une des principales causes du smog. La combustion des carburants émet une poussière de suie appelée « matière particulaire »; c’est le résidu noir que tu as peut-être déjà vu s’accumuler sur la neige en hiver. Les matières particulaires proviennent principalement de la combustion incomplète du carburant dans les moteurs, mais aussi de la combustion du charbon et du bois. Une combustion incomplète émet du monoxyde de carbone (CO) ainsi que du carburant imbrûlé, qui peuvent faire partie du smog.

Équations chimiques équilibrées pour la combustion complète et incomplète du méthane
Équations chimiques équilibrées pour la combustion complète et incomplète du méthane (©2019 Parlons sciences).
Graphique - Version textuelle

Pour la combustion complète du méthane, CH4 plus 2O2 devient CO2 plus 2H20.
Pour la combustion incomplète du méthane, 4CH4 plus 5O2 devient 2CO plus 8H2O plus 2C.

 

Jusqu’ici, nous avons parlé des produits directs de la combustion. Mais il y a aussi des produits indirects, comme le monoxyde d’azote et le dioxyde d’azote, qui sont tous deux des oxydes nitreux (NOx), lesquels se forment lorsque l’azote et l’oxygène de l’air se combinent sous l’effet de la chaleur libérée au cours de la combustion. Parmi les autres produits indirects, mentionnons les composés organiques volatils (COV) comme le benzène et le formaldéhyde, présents à l’état naturel dans le pétrole brut et l’essence, ainsi que le dioxyde de soufre (SO2), issu de la combustion du carburant diesel.

Qu’est-ce que l’ozone troposphérique?

L’ozone troposphérique est l’autre composant important du smog. Tu as sans doute entendu parler de l’ozone comme un gaz présent dans la haute atmosphère. L’ozone atmosphérique joue un rôle très important en nous protégeant contre les rayons ultraviolets (UV). Malheureusement, ce « bon » ozone s’appauvrit graduellement sous l’effet des substances chimiques d’origine anthropique. 

Contrairement à l’ozone atmosphérique, l’ozone troposphérique n’est pas un « bon » ozone. Il se forme lorsque le NOx et les COV réagissent ensemble en présence de la lumière du Soleil lorsque l’air est immobile. C’est pourquoi le smog se forme généralement pendant les journées chaudes d’été; mais on peut aussi l’observer en hiver, particulièrement lorsqu’il y a beaucoup d’émissions de véhicules.

Quelles sont les conséquences du smog?

Les jours de smog, on a parfois l’impression qu’il est beaucoup plus difficile de bien respirer. Ce n’est pas l’effet de ton imagination – les spécialistes ont établi un lien entre le smog et des milliers de décès prématurés chaque année au Canada, sans oublier l’augmentation du nombre de visites à l’hôpital attribuables à une diminution de la fonction pulmonaire, à une aggravation de l’asthme et à d’autres maladies respiratoires. Les enfants et les aînés sont les plus susceptibles de subir les effets du smog sur leur santé. 

people even wear masks when outside/les gens portent même des masques lorsqu’ils vont à l'extérieur
Le smog peut rendre la respiration difficile. Dans certaines villes, les gens portent même des masques lorsqu’ils vont à l'extérieur (Source: ilyaliren via iStockphoto).

La nature n’est pas à l’abri non plus. En réagissant avec l’eau présente dans l’atmosphère, le NOx et le SO2 forment des précipitations acides sous forme de pluie ou de neige. Les pluies acides peuvent nuire à la productivité des végétaux, provoquer l’acidification des lacs et des cours d’eau, tuer certaines espèces ou empêcher leur reproduction, et perturber par le fait même des écosystèmes entiers.

Références

Brain, M., & Geisler, K. H. (2018, aout 16). How car engines work. HowStuffWorks.

Environnement et Changement climatique Canada. (2019). Particules fines.

Gouvernement du Canada. (2018). Le smog et votre santé.