La noblesse de nos moteurs n’est pas séparable de leurs particules.

27 Septembre 2015

Dans les temps orageux qui s’annoncent pour la noblesse mécanique, il va beaucoup être question des particules, comme au bon vieux temps de la Terreur. Des têtes commencent même à tomber, certes sans faire couler le sang et avec moult compensations financières, mais certains barons, même chevronnés, ne se sentent plus à l’abri et craignent de voir leurs blasons quelque peu ternis par leurs propres miasmes.

Il semble qu’un grand aggiornamento soit de mise, tant s’est enflée la méfiance du public à l’occasion de ce qu’il faut bien appeler le « scandale Volkswagen ». Scandale susceptible d’éclabousser toute la profession si des mesures conservatoires ne sont pas rapidement prises.

Cette histoire de pollution requiert quelques explications.

La Chimie nous enseigne les grands principes de la combustion: Le moteur reçoit d’une part de l’Air ( de l’Oxygène et de l’Azote qui, en théorie, ne sert à rien ) et d’autre part du combustible composé de Carbone et d’Hydrogène combinés de diverses façons ( Hydrocarbures). Grâce à une étincelle ( moteurs à allumage commandé) ou une élévation de température ( compression dans les moteurs diesel ), le mélange s’enflamme. Les composants cités se recombinent et le résultat est de l’énergie et d’autres composants qui sont du dioxyde de Carbone et de l’eau. L’Azote est neutre et se retrouve en sortie.

CO2 et H2O ne sont ni des fumées, ni des polluants, où donc est le problème ?

Il paraît que le diable se cache dans les détails.

La combustion idéale n’existe que dans les livres de chimie. Le fameux principe de réalité reste incontournable et conduit à regarder de plus près le déroulement de la réaction.

L’air fourni au moteur est en général de bonne qualité, mais il est affecté d’un certain taux de pollution par une multitude de produits en faibles quantités.

Le carburant ne contient pas que du Carbone et de l’Hydrogène; il contient également en faibles quantités une bonne douzaine d’éléments à l’état de traces ( Soufre, Cadmium, Zinc, Arsenic, Nickel, Manganèse,….) présents dans le pétrole et/ou ajoutés pour améliorer le carburant ( indice d’octane, résistance au froid, etc…).

La combustion elle-même n’élimine évidemment pas ces oligo-éléments qui se retrouvent donc dans le tuyau d’échappement.

Par ailleurs le temps imparti au cycle de remplissage/combustion/détente est très faible; par exemple pour un régime de 4000 tr/mn ( modeste) il est inférieur à 1/100 ème de seconde, la combustion est alors incomplète et s’accompagne de formation de suies et d’imbrûlés.

La température à l’intérieur de la chambre dépasse 800 °C en charge, permettant des combinaisons chimiques non souhaitables, voire inavouables: Oxydes d’Azote, Oxydes de Soufre, et autres selon les composants traces présents.

D’autres éléments métalliques sont apportés par le lubrifiant et par l’usure du moteur.

En plus du CO2 et de l’eau ( vapeur) on trouve alors en sortie toutes sortes de molécules indésirables. En effet, aucun système de purification, aussi perfectionné soit-il, n’est capable de transformer un élément dans un autre moins gênant, il faudrait pour cela réaliser des transmutations. Or les constructeurs automobiles n’en sont pas encore capables, ni d’ailleurs personne en ce bas monde en dehors des réacteurs nucléaires.

( Il n’y a pas encore d’alchimistes dans les bureaux d’études…)

Les éléments tels que Soufre, manganèse, Arsenic, et autres métaux se retrouvent donc en sortie du tuyau d’échappement, où ils s’empressent de s’unir à d’autres pour reconstituer des nanoparticules.

Selon l’ADEME ( in « Les particules de combustion automobile et leurs dispositifs d’élimination » ) douze métaux ( éléments) ont été détectés en quantités non négligeable dans l’échappement : Soufre, Chlore, Potassium, Calcium, Chrome, Manganèse, Fer, Nickel, Cuivre, Zinc, Antimoine, Argent.

Ces éléments se combinent et s’agglomèrent avec le Carbone pour former des particules de tailles très variables qui viennent s’ajouter aux polluants gazeux en sortie.

Ces particules peuvent être en partie retenues par un système de filtrage.

Les filtres à particules actuels ( FAP ) arrêtent momentanément les particules dont les dimensions sont supérieures à quelques centaines de nanomètres, les particules plus petites (nanoparticules) ne sont pas arrêtées. Or ce sont les plus nombreuses et les plus nocives puisque leur faible taille leur permet de s’insinuer profondément dans l’organisme. Un FAP doit être régénéré périodiquement sous peine d’encrassement préjudiciable au bon fonctionnement.

Cette régénération consiste essentiellement à brûler les suies accumulées et à ne rejeter en principe que du CO2 et de l’eau. Mais les éléments traces, toujours présents, ne sont pas éliminés et sont rejetés dehors où ils s’ajoutent à la pollution de l’air sous forme de particules reconstituées.

La norme Euro 6b définit une limite absolue d’émission de particules par km. La masse et le nombre des particules émises sont proportionnels à la puissance du moteur, pour une même technologie de moteur et de filtrage d’échappement.

La norme contient donc en elle-même une limitation de cette puissance.

Aujourd’hui sévit encore la course à la puissance, bien qu’elle soit devenue dépourvue de sens dans un environnement règlementaire qui limite la vitesse absolue à 130 km/h, et peut-être 120 km/h bientôt, et 90 km/h hors des autoroutes, sans parler des agglomérations.

En matière d’émissions de polluants les constructeurs semblent avoir atteint les limites du possible avec la technologie d’aujourd’hui et pour un coût acceptable. Pour que les véhicules puissants puissent être homologués, il faut désormais tricher, même avec une norme pourtant bonne fille…

C’est vrai pour le diesel comme pour l’essence, avec des nuances.

Les Constructeurs sont maintenant au pied du mur. Il leur sera difficile de rejeter la nouvelle norme WLTC encore plus contraignante que la norme actuelle.

La médiatisation du problème, sa mondialisation, et l’implication des instances gouvernementales rendent quasiment impossible une quelconque et discrète entente « cordiale » sur un arrangement entre gens de « bonne » compagnie.

La boîte de pandore a été ouverte…

Nous pouvons donc espérer que de ce mal sortira un bien. Voilà en tous cas qui réjouira les partisans de la voiture électrique, et qui donnera un peu de tonus au programme de mise en service des stations de recharge des batteries.

L’imminence de la COP 21 ne peut que « booster » cette activité qui n’en finit pas de « démarrer ».

Peut-être sommes-nous en voie d’assister à un accouchement aux forceps d’une transition énergétique qui semble avoir beaucoup de mal à venir au monde.

PS. La firme BOSCH aurait fourni à VW les logiciel truqueur. Cette firme fournit un nombre considérable de constructeurs auto en gadgets électroniques divers et variés, dont des calculateurs de gestion moteur.