Swiss Aerosol Award 2018 pour un chercheur de l'Empa

Grand honneur pour la recherche sur les émissions des véhicules

5 nov. 2018 | RAINER KLOSE

Maria Muñoz, du Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche de l'Empa, a reçu cette année le Swiss Aerosol Award, doté de 5000 francs. Mme Muñoz a étudié le comporte-ment en matière d'émissions des moteurs dits GDI (injection directe d'essence). Les résultats sont alarmants : les gaz d'échappement des véhicules étudiés, qui sont en progression dans le monde entier, contiennent jusqu'à 17 fois plus de substances cancérigènes que ceux des véhicules diesel modernes. 

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Norbert Heeb et Maria Muñoz dans leur laboratoire à l'Empa. Photo: Empa

Les moteurs dits GDI - moteurs à essence à injection directe - sont en progression dans le monde entier ; rien qu'en Europe, environ 50 millions de voitures de ce type devraient être en circulation d'ici 2020. Cette technologie doit son succès à une augmentation significative des performances du moteur, même avec des moteurs à faible cylindrée. Maria Muñoz de l'Empa, lauréate de cette an-née du Prix suisse des aérosols, a étudié les émissions des moteurs GDI dans le cadre du projet GASOMEP, dirigé par Norbert Heeb, chercheur à l'Empa, en collaboration avec une équipe de scientifiques et ingénieurs de l'industrie et de la recherche. A titre de comparaison, un véhicule die-sel équipé d'un filtre à particules à la pointe de la technologie a été testé. Les résultats de l'étude sont alarmants : tous les véhicules GDI testés - construits entre 2001 et 2016 - ont produit des gaz d'échappement génotoxiques. Le potentiel carcinogène de ces gaz d'échappement était jusqu'à 17 fois plus élevé que celui du véhicule diesel. 

Un cheval de Troie qui rend malade

Les risques pour la santé posés par les moteurs à essence GDI de la série actuelle sont donc net-tement plus élevés que ceux posés par les voitures diesel modernes, qui sont toutes déjà équipées de filtres à particules. Les risques pour la santé sont accrus par l'interaction des particules de suie et des composants cancérigènes des gaz d'échappement : les gaz d'échappement non filtrés GDI contenaient jusqu'à 1000 fois plus de particules et 20 fois plus de HAP (hydrocarbures aromatiques polycycliques) génotoxiques que les gaz d'échappement d'un véhicule diesel Euro 5 équipé en sé-rie d'un bon filtre. Les substances génotoxiques se déposent précisément sur cette suie lorsque les gaz d'échappement refroidissent.

Comme un cheval de Troie, les particules de suie transportent ensuite leur cargaison à l'intérieur du corps: lorsqu'elles sont inhalées, les particules transportent les substances cancérigènes et mutagènes directement dans les alvéoles du poumon humain, d'où elles peuvent facilement pénétrer dans la circulation sanguine.

Depuis 2004, une directive de l'UE limite la concentration de benzo(a)pyrène cancérogène dans l'air ambiant à 1 ng/m3. Dans les gaz d'échappement du GDI, les concentrations de ben-zo(a)pyrène dans le nouveau cycle réglementaire (WLTC) étaient comprises entre 8 et 2600 ng/m3. Un mètre cube de gaz d'échappement doit donc être dilué jusqu'à 2600 fois afin de maintenir la valeur limite de l'air ambiant.

La modernisation des moteurs GDI résoudrait le problème

En raison de la composition chimique des gaz d'échappement et des émissions élevées de parti-cules, les moteurs à essence GDI présentent un risque pour la santé similaire à celui des moteurs diesel non filtrés, ce qui est énorme : l'OMS a classé les gaz d'échappement diesel non filtrés comme cancérogène de classe 1, ce qui peut provoquer le cancer du poumon. Les filtres à parti-cules dans les moteurs GDI pourraient réduire le danger des gaz d'échappement. Entre-temps, le législateur a réagi : depuis le 1er septembre 2018, les véhicules nouvellement immatriculés équipés de moteurs GDI doivent respecter les mêmes limites de particules que les moteurs diesel. C'est pratiquement impossible sans filtre. Le problème demeure toutefois que tous les véhicules achetés antérieurement peuvent continuer à rouler sans filtre et qu'il n'est pas prévu de les équiper ulté-rieurement. Un montage ultérieur rapide avec des filtres sur des véhicules plus anciens serait tou-jours souhaitable. 

Il y a aussi des différences significatives dans l'effet du filtre lui-même : le travail de Maria Muñoz montre que la qualité de la technologie de filtration utilisée est déterminante. Il serait technique-ment possible de réduire la valeur limite actuelle des particules de 90 %. Mais tous les fabricants devraient utiliser la meilleure technologie de filtration possible. Pour Maria Muñoz et ses collègues, il y a encore beaucoup à faire à l'avenir.

Further information

Dr. Maria Muñoz
Advanced Analytical Technologies
Tél: +41 58 765 42 04
maria.munozfernandez@empa.ch

Dr. Norbert Heeb
Advanced Analytical Technologies
Tél: +41 58 765 42 57
Norbert.Heeb@empa.ch


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Empa, Kommunikation
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redaktion@empa.ch


Literature

M Muñoz, R Haag, K Zeyer, J Mohn, P Comte, J Czerwinski, N Heeb; Effects of Four Prototype Gasoline Particle Filters (GPFs) on Nanoparticle and Genotoxic PAH Emissions of a Gasoline Direct Injection (GDI) Vehicle. Environmental Science & Technology (2018); DOI: 10.1021/acs.est.8b03125.

M Muñoz, R Haag, P Honegger, K Zeyer, J Mohn, P Comte, J Czerwinski, N Heeb, Co-formation and co-release of genotoxic PAHs, alkyl-PAHs and soot nanoparticles from gasoline direct in-jection vehicles. Atmospheric Environment,(2018); DOI:10.1016/j.atmosenv.2018.01.050.

 



Audio

GDI-Partikelausstoss: Empa-Forscher Norbert Heeb erläutert die Bedeutung der Forschungsergebnisse für Umwelt und Gesundheit. SRF4 News, Aktuell, vom 6. November 2018