Pneus, freins et chaussées, les sources méconnues de la pollution automobile

Un extrait de « Émissions particulaires de l’interaction pneu-chaussée », par Xuan Trinh TRUONG, Bogdan MURESAN et Laurence LUMIÈRE

Les émissions de particules hors échappement représentent une part croissante de la pollution automobile. Contrairement aux particules issues de la combustion des carburants, elles proviennent principalement de phénomènes mécaniques directement liés à la circulation. L’usure des freins représente ainsi entre 15 et 55 % de leur masse, celle des pneus et de la chaussée entre 5 et 30 %, tandis que la remise en suspension contribue à hauteur de 30 à 60 %. Ces proportions varient notamment selon les conditions de circulation.

L’interaction entre le pneumatique et la chaussée constitue l’un des principaux mécanismes de formation de ces particules. Au contact du revêtement, la bande de roulement subit des forces de traction, de frottement et de cisaillement qui provoquent l’arrachement de fragments de gomme et de matériaux routiers. Ces résidus se mélangent pour former des particules d’usure pneu-chaussée.

Leur production dépend de nombreux paramètres, notamment de la composition chimique du pneumatique, de son état d’usure, de la sculpture de sa bande de roulement et de la texture du revêtement. Les déformations microscopiques provoquées par les irrégularités de la chaussée accentuent les contraintes mécaniques. La chaleur produite au point de contact peut également entraîner la volatilisation de composés qui, en se condensant, génèrent des particules fines, voire ultrafines.

Les systèmes de freinage constituent une autre source d’émissions. L’usure des plaquettes et des disques libère des particules qui viennent s’ajouter à celles produites par le contact pneu-chaussée. Les freinages intenses favorisent notamment leur présence dans les émissions recueillies à proximité des roues.

Des émissions qui varient fortement selon les routes

La nature des infrastructures et les conditions de conduite influencent considérablement les émissions particulaires. Des différences importantes apparaissent en effet selon que le véhicule emprunte une autoroute, une route rurale, une voie périphérique ou roule en ville. Les émissions massiques de particules d’usure pneu-chaussée peuvent ainsi atteindre 7,5 mg/km sur les routes rurales, contre 1,3 mg/km sur autoroute.

Ces différences ne s’expliquent pas uniquement par la vitesse. En milieu urbain, les accélérations, les freinages brusques, les virages serrés et le franchissement des ralentisseurs multiplient les sollicitations mécaniques. Les particules inférieures à 1,3 µm représentent ainsi 62 % de la masse totale des particules collectées à l’interface pneu-chaussée, contre 22 % sur autoroute.

Sur les voies rapides, les vitesses élevées favorisent une abrasion plus prononcée. Les particules recueillies présentent une proportion importante de fractions plus grossières. En zone rurale, l’état dégradé des chaussées et les dépôts persistants de poussières contribuent également à la formation de particules de dimensions variées.

La rugosité des revêtements, leur état de dégradation et les contraintes imposées aux pneumatiques jouent donc un rôle déterminant dans les émissions.

La remise en suspension prolonge les effets de la pollution routière

Les particules produites ne restent pas nécessairement dans l’air. Une partie se dépose sur la chaussée, où elle se mélange aux poussières environnementales et aux résidus issus du trafic. Le passage des véhicules peut ensuite remettre ces particules en suspension, contribuant à entretenir la pollution atmosphérique.

Les conséquences sanitaires dépendent notamment de leur taille. Les particules de diamètre inférieur à 10 µm (PM10) peuvent pénétrer dans les voies respiratoires, tandis que les particules de diamètre inférieur à 2,5 µm (PM2,5) peuvent atteindre les régions pulmonaires profondes. Les fractions les plus petites peuvent rester plus longtemps en suspension et présenter des risques sanitaires importants, notamment respiratoires et cardiovasculaires.

L’électrification du parc automobile ne supprimera pas ces émissions. En effet, la masse et la puissance parfois importantes des véhicules électriques pourraient même accentuer l’usure des pneumatiques et des infrastructures routières. Au-delà de la motorisation, la réduction de cette pollution passe donc par une meilleure maîtrise des interactions entre les véhicules et les chaussées. Le choix des matériaux, l’entretien des infrastructures et l’évolution des comportements de conduite constituent autant de leviers pour limiter la formation et la dispersion des particules. Un enjeu d’autant plus important que les progrès réalisés sur les émissions à l’échappement rendent cette pollution mécanique de plus en plus prépondérante dans l’impact environnemental du trafic routier.