Émissions particulaires de l’interaction pneu-chaussée

Les efforts pour comprendre et atténuer les effets de la pollution atmosphérique sur la santé et le bien-être ont une histoire ancienne et riche. À partir des années 1930, l’augmentation de la morbidité et de la mortalité liées à des évènements de pollution atmosphérique extrême a conduit à une reconnaissance généralisée du lien entre les maladies cardio-vasculaires et les fortes concentrations de particules en suspension dans l’air, également appelées aérosols (Particulate Matter, PM). De nos jours, la pollution atmosphérique est reconnue comme l’une des principales causes de maladie et de décès prématuré dans le monde et comme le plus grand risque environnemental pour la santé en Europe . Quant aux aérosols, il s’agit de l’un des plus problématiques polluants atmosphériques (e.g. l’ozone, le dioxyde d’azote, etc.) à la santé publique . L’Organisation mondiale de la santé a estimé, en 2020, que ces PM sont responsables d’environ 4,2 millions de décès prématurés dont 380 000 au sein de l’Union européenne . L’exposition humaine aux PM peut entraîner des symptômes d’allergie ainsi que des problèmes respiratoires , voire avoir des impacts plus importants sur la santé comme : les maladies cardiovasculaires et cérébrovasculaires , les maladies de Parkinson et d’Alzheimer , la maladie des yeux secs , et donc une diminution de l’espérance de vie humaine .

La pollution atmosphérique due aux aérosols se caractérise par un mélange complexe de particules solides et liquides en suspension dans l'air. Ces particules présentent des propriétés physico-chimiques variées (e.g. leur taille, quantité, composition chimique ou solubilité) ainsi que des effets toxicologiques différents, selon qu'elles proviennent de sources naturelles (89 % en masse) ou anthropogéniques (11 % en masse) . Parmi ces caractéristiques, la taille des particules occupe une place essentielle dans l’évaluation de leurs impacts sur la santé, influençant à la fois leur durée de vie, leur dispersion à courte et longue distance, ainsi que leur capacité à pénétrer profondément dans l’organisme. En effet, plus une particule est petite, plus elle restera longtemps en suspension et plus, une fois inhalée, elle aura la possibilité de s’infiltrer profondément dans le système respiratoire, voire d’entrer directement dans le système sanguin, augmentant ainsi les risques pour la santé. La première figure de la partie 1 illustre la capacité des particules à pénétrer dans le corps humain en fonction de leur taille.

Parmi les principales sources anthropogéniques, le trafic routier est un émetteur majeur de PM, suscitant depuis longtemps une attention particulière en raison de son impact considérable sur l'environnement et la santé humaine . Les émissions de PM associées aux automobiles sont souvent classées en deux catégories :

1) Les émissions à l’échappement provenant de la combustion des carburants et de la volatilisation des lubrifiants dans un moteur thermique, suivies de la condensation des gaz refroidis ;

2) Les émissions hors échappement résultant de l’usure des composants mécaniques du véhicule tels que les freins (Break Wear Particles, BWP) et les pneus (Tire Wear Particles, TWP), ainsi que de l’usure de la chaussée (Road Wear Particles, RWP) et de la remise en suspension (ou re-suspension) des dépôts particulaires à la surface de celle-ci.

Les particules issues de l’interaction pneu-chaussée (Tire-Road Contact Particles, TRCP), émises à l’arrière de la roue lors de son utilisation sur route, contribuent aux émissions hors échappement et incluent les TWP et les RWP qui forment ensemble les particules d’usure pneu-chaussée (Tire-Road Wear Particles, TRWP), ainsi que les BWP et la re-suspension.

Cet article a pour objectif de présenter une vue d’ensemble des défis liés à l’étude des émissions de particules TRWP, en particulier dans des conditions réelles d’utilisation des véhicules, et par extension l’enjeu de celles-ci. À ce titre, les autres polluants issus du trafic routier sont considérés comme des contaminants. Dans un premier temps, il s'agit d'examiner le mode de formation des TRWP. Par la suite, les principales méthodes de suivi, de collecte et d’analyse seront abordées, mettant en évidence la diversité des approches adoptées dans les études sur les TRWP, ainsi que les résultats liés à leur distribution granulométrique en masse rapportés dans la littérature. Pour conclure, une solution visant à réduire cette variabilité sera proposée à travers :

1) Une plateforme analytique embarquée, spécifiquement conçue pour la collecte in situ des émissions de TRCP (y compris les TRWP) sur différents types de routes ;

2) Une méthodologie pour le marquage chimique du pneu d’essai, permettant l’identification des TRWP collectées issues de celui-ci.

Les principaux résultats concernant la taille des émissions de TRCP, la contribution des TRWP marquées à celles-ci et donc leurs émissions estimées à différentes fractions particulaires seront présentés et discutés.