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Enrobés routiers et pollution : un champ d’investigation scientifique à défricher
Les chercheurs de Yale se sont intéressées aux émissions de polluants atmosphériques suite à l’exposition des matériaux bitumineux au soleil. - © AdobeStock/ TIMDAVIDCOLLECTION

Enrobés routiers et pollution : un champ d’investigation scientifique à défricher

Emmanuelle Picaud |  le 07/10/2020  |  PollutionRoutesRoutes de FranceFrance Etats-Unis

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Des travaux de recherche américains affirment que les matériaux bitumineux – dont les enrobés routiers – produiraient des polluants atmosphériques une fois exposés aux UV et à la chaleur. Pointant les limites de cette étude, les experts français et européens envisagent de pousser plus loin les investigations.

Les routes seraient-elles une nouvelle source de pollution atmosphérique ? C’est la question que posent des chercheurs américains de Yale dans un article paru dans la revue Science Advances en septembre 2020.

L’étude a fait grand bruit au sein de la communauté scientifique car elle s’intéresse à un aspect jusqu’ici négligé des études sur les matériaux routiers. Les précédents axes de recherche dans ce domaine s’étaient en effet penchés sur les émissions de polluants lors de la fabrication des enrobés et à ceux provoqués par le freinage des voitures, à l’origine de l’abrasion des pneus. Il n’est pas question de ces sources de pollution dans l’étude de Yale, qui s’est cette fois-ci intéressée aux émissions consécutives à l’exposition des matériaux bitumineux au soleil.

Essais menés en laboratoire

L’idée est née suite à des recherches menées en 2018 par les chercheurs Drew Gentner et Peeyush Khare. « A l’époque, nous nous étions intéressés aux sources d’émissions d’aérosols organiques dans l’atmosphère [responsables en partie de la pollution atmosphérique, NDLR] qui ne sont pas dus à un phénomène de combustion. Les matériaux bitumineux exposés aux UV étaient l’une des sources que nous avions identifiée », témoigne Drew Gentner.

Pour confirmer leur hypothèse, les scientifiques ont prélevé des échantillons neufs provenant de routes, de toits, mais aussi d’enduits bitumineux (vieux de moins de 28 heures). Ils les ont ensuite exposés à une source de chaleur et à des rayons UV pendant une durée de 18 heures en laboratoire, puis ils ont analysé les quantités d’aérosols organiques émises par ces échantillons. Des essais supplémentaires ont également été menés à l’extérieur.

Un matériau réactif aux UV

« Nous avons été surpris par l’influence des tests sur les échantillons : ils ont modifié leur composition chimique, même 46 heures après l’exposition. Cela montre que le bitume s’avère fortement dépendant de la température et des UV. Nos résultats suggèrent que ce matériau est une source importante d’aérosols organiques secondaires.

Or, ce sont ces aérosols qui sont en grande partie responsables de la formation des particules fines PM 2.5, elles-mêmes sources de pollution atmosphérique. Selon nos estimations,  les quantités émises pourraient être comparables à celles générées par les moteurs de voitures qui circulent à Los Angeles », s’alarme Drew Gentner.

Facteurs explicatifs

Certains facteurs expliquent en partie ces résultats surprenants. L’un deux serait d’origine réglementaire. En effet, cette dernière décennie, les contrôles sur les émissions polluantes des moteurs de voitures ont été tels que les industriels sont parvenus à mettre au point des technologies moins émettrices de ce type d’aérosols. Par conséquent, la part des autres sources de pollution est statistiquement devenue plus importante car elle n’a tout simplement pas autant diminué que les émissions des moteurs des voitures.

Or, ce constat ne concerne pas seulement les Etats-Unis, mais aussi l’Europe. Sur le Vieux continent, où la réglementation sur les moteurs des véhicules s’avère tout aussi contraignante que celle des USA, les mesures prises ont également conduit à une forte diminution de cette source de pollution (lire encadré).

Méthodologie discutée

En revanche, les formulations des bitumes peuvent varier en fonction des pays. « Nous avons testé des échantillons de composés de bitume américain, et je ne peux pas vous dire s’il existe à l’heure actuelle un réel écart entre les formules », reconnait Grew Gentner.

Le complément d'information est apporté par Routes de France qui a analysé le contenu de cette étude et rappelle que « les proportions moyennes de bitume présentes dans les échantillons des chercheurs de Yale sont de l’ordre de 30%. Or, en France, nos enrobés en contiennent plutôt autour de 5%. Par ailleurs, la masse volumique des échantillons prélevés n’a rien à voir avec celle d’un enrobé routier tel que ceux présents sur nos routes, qui sont compactés. C'est là un autre critère qui  peut avoir une incidence sur les résultats obtenus », observe la fédération.

Appel à la prudence

Plus généralement, cette dernière appelle à la prudence dans l’analyse des méthodes d’échantillonnage. « Nous avions déjà réalisés en partenariat avec l’INRS des prélèvements d’enrobés pour capturer le gaz ou les aérosols qui y sont présents. A l’époque, nous avions constaté que les prélèvements perturbaient les mélanges et qu’ils concernaient des échantillons très différents. En effet, les formulations d’un bitume d’enrobé de route et d’un bitume de toiture n’ont rien à voir », prévient-elle.

En outre, si elle reconnait l’apport de l’étude, Routes de France se dit « surprise » par l’absence d’analyse critique mentionnée à la fin de l’étude scientifique : « aucune réserve n’est émise sur les méthodes d’échantillonnage, ni sur les temps d’observation des émissions de polluants, dont la limite a été de 80 heures. Il aurait été intéressant d’aller au-delà de celle-ci afin de voir si les matériaux bitumineux pouvaient ne plus émettre de polluants à partir d’un certain seuil » ajoute-t-elle.

Aller plus loin

Une analyse en partie partagée par Charlotte Songeur, ingénieure chez Airparif : « les essais menés et les protocoles restent encore trop restreints pour que nous puissions tirer des conclusions à l’heure actuelle. Il faudrait des essais encore plus poussés à une échelle plus grande et dans des conditions réelles, c’est-à-dire avec des enrobés fréquentés, pour que nous puissions confirmer ces résultats », reconnait celle-ci.

L’experte reste toutefois vigilante et souligne l’apport des questions posées par cette étude. « Elle a le mérite de s’intéresser à une potentielle nouvelle source d’émission de polluants dont nous ne tenions pas compte dans nos analyses jusqu’à présent. Il peut être intéressant d’en tenir compte dans nos travaux à l’avenir », juge-t-elle.

Une donnée prise au sérieux

Routes de France estime de son côté que « certains résultats pourraient ouvrir un champ nouveau  (émissions de chaussée sous les UV) » et que cette étude « apporte une plus-value non négligeable sur le plan de l’analyse métrologique [la science des méthodes de mesure, NDLR], du fait de l’importance des moyens mis en œuvre ».

Sur ce sujet, la fédération est en lien avec l’association européenne des producteurs d’enrobés (EAPA) au niveau européen et la Fédération américaine des producteurs d’enrobés (NAPA). « Nos instances nationales et internationales envisagent éventuellement d’engager une étude sur ce nouveau champ ouvert par l’étude Yale », précisent les intéressés.

Des moteurs de moins en moins émetteurs de particules


Plusieurs types d’activités humaines sont à l’origine des phénomènes de pollution atmosphérique, mais les émissions des moteurs des véhicules étaient connues pour être parmi les principales d’entre elles. Or, depuis quelques années, leur proportion n’a cessé de diminuer à cause des adaptations réalisées par les industriels du fait des contraintes réglementaires. « Cet effort a été tel que désormais, outre le cas des composés organiques volatiles (COV), les émissions polluantes dues aux moteurs des véhicules ne s’avèrent plus être la source principale de pollution atmosphérique. Pour les particules fines PM 2,5 et PM10 cette source est devenue l’abrasion des routes », assure Charlotte Songeur, ingénieure chez Airparif. Ce phénomène d’abrasion, bien connu des chercheurs, correspond en réalité à l’usure des pneus des véhicules. En 2017, selon Airparif, il représentait en France 65% des émissions de PM10 et 49% des émissions de PM2.5. Si elle est confirmée à l’avenir, l’exposition aux UV pourrait venir s’ajouter aux sources déjà existantes de pollutions aux PM2,5.

 

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