Les voitures de demain ne dégageront (presque) plus de substances nocives. Dans une première phase, les véhicules équipés de moteurs à combustion interne (essence et diesel) représenteront encore la grande majorité du parc. Cependant, grâce à une gestion électronique du moteur minutieusement réglée, couplée à un système sophistiqué d’épuration des gaz, les véhicules ne rejetteront quasiment plus de polluants dans l’atmosphère, quel que soit le régime du moteur. Mieux encore, l’air à la sortie de l’échappement sera même parfois plus pur qu’à l'entrée. Pour continuer à utiliser le potentiel de ce moteur, qui a été régulièrement amélioré depuis un siècle, on utilisera aussi d’autres carburants, outre l'essence et le diesel. Suivant les besoins, le gaz naturel, le LPG et l’hydrogène offriront des alternatives intéressantes.
Au siècle prochain, les concepts de propulsion alternatifs opéreront une percée irrésistible. Il nous paraîtra alors évident de rouler dans une voiture électrique ou dans une voiture hybride alliant les avantages d’un véhicule électrique à ceux du moteur à combustion classique. La pile à combustible, qui génère du courant électrique à partir d’une réaction chimique entre l’hydrogène et l’oxygène, s’imposera elle aussi en tant que source d’énergie. L’échappement ne rejettera alors plus que de la vapeur d’eau.
L’évolution au cours des dernières décennies
Depuis 1970, l’Union européenne attache une grande importance à la diminution des émissions dites réglementées1. Depuis lors, les émissions de monoxyde de carbone (CO), d’oxyde d’azote (NOx) et d’hydrocarbures imbrûlés (HC) ont été progressivement limitées par une série de Directives successives. Depuis 1989, les émissions de particules de suie provenant des moteurs diesel ont également été réglementées.
Ce processus n’a fait que s’accélérer avec l’introduction de la norme Euro 1. Le graphique a montre clairement les importantes réductions réalisées en 1993. Les niveaux limites ont alors été réduits d’un facteur 2 à 3.
Grâce, entre autres, à l’introduction du catalyseur réglé à trois voies sur les voitures à essence, couplée à la commande électronique du moteur, ces normes ont pu être respectées. Entre-temps, la législation et la technique ont continué à évoluer. La norme Euro 3 est entrée en vigueur le 1er janvier 2000, divisant par 3 les valeurs Euro 1.
Que nous réserve l’avenir ?
Les normes pour 2005, qui réduisent à nouveau de moitié les valeurs de 2000, sont d’ores et déjà fixées. De nombreuses innovations techniques feront leur apparition afin de répondre aux nouvelles exigences. La recherche se focalise principalement sur une optimisation de l’architecture du moteur et de l’alimentation en carburant. Une électronique toujours plus performante permet de régler plus finement l’injection en fonction des variations du régime du moteur. Pour favoriser les économies de carburant et éviter une combustion incomplète, laquelle provoque des dégagements de CO et de HC, il faut que la quantité exacte de carburant –et pas une goutte de plus– soit injectée au bon moment. L’injection directe facilite ce dosage, ce qui explique la percée du moteur diesel de ce type. La fin des développements en la matière est loin d'être en vue. Ces derniers se traduiront entre autres par des pressions d’injection plus élevées et des injections multiphasées. Pour les moteurs à essence, les versions multisoupapes sont devenues monnaie courante. Une autre étape consiste à faire varier le moment et la durée d’ouverture des soupapes d’admission et d’échappement.
L’épuration des gaz d’échappement doit encore être améliorée. Pour les moteurs à essence, ceci vaut particulièrement lors du démarrage à froid. Les constructeurs travaillent non seulement à la mise au point de catalyseurs préchauffants mais aussi de catalyseurs adsorbants, qui emmagasinent les émissions nocives jusqu’à ce qu’une température de régime suffisante soit atteinte. Pour respecter les normes drastiques de 2005 en matière de particules, un filtre à suie sera, dans certains cas, indispensable. Ces différentes technologies requièrent des carburants à très faible teneur en soufre.
Pour éviter qu'en conditions réelles d'utilisation, les voitures ne polluent en raison d’un mauvais réglage ou d’un entretien défectueux, elles seront équipées d’un système de diagnostic embarqué (OBD). Celui-ci surveille tous les organes essentiels du moteur ainsi que l’épuration des gaz d’échappement et avertit le conducteur, le cas échéant, d’éventuelles défectuosités.
S’ils continuent à développer le moteur à combustion classique, les constructeurs n’en travaillent pas moins à la mise au point de concepts de propulsion alternatifs. Les solutions envisagées sont diverses et vont du biocarburant au gaz naturel et à l'hydrogène, en passant par les motorisations hybrides et les piles à combustible. Ces deux dernières technologies disposent de pas mal d’atouts. Les véhicules hybrides sont en effet équipés d’un moteur électrique et d’un moteur à combustion. Dans les zones urbaines, on peut rouler à l’électricité, sans produire d'émissions nocives. En outre, ce type de véhicule ne présente pas l’inconvénient d’une autonomie limitée, puisque le moteur à combustion peut recharger les batteries en conduite extra-urbaine. Il tourne alors à son régime optimal et ne provoque donc qu’un minimum de rejets. Un autre concept prometteur est la pile à combustible. Une réaction chimique entre l’hydrogène et l’oxygène génère de l’électricité qui propulse la voiture via un moteur électrique. L’échappement ne libère que de la vapeur d’eau; ceci pour autant que l’on utilise de l’hydrogène pur.
On peut aussi faire appel à un autre carburant qui n'occasionne qu'un très faible dégagement de CO2, par exemple le méthanol. Mais celui-ci doit alors être transformé en hydrogène à bord du véhicule. Des prototypes circulent déjà aujourd’hui et la première commercialisation est prévue dans cinq ans environ.
A partir de 2010, cette technologie conquerra une importante part de marché, qui atteindra, selon certaines estimations2, 5 à 10% en 2020. Une étude européenne récente (MEET Project) fait apparaître qu’il existera en 2020 un potentiel de marché de 30% pour les systèmes alternatifs.
Les autorités peuvent accélérer la percée de ces technologies propres en adaptant la fiscalité automobile en fonction du degré de pollution du véhicule. Il est essentiel aussi de stimuler fiscalement les carburants à faible teneur en soufre. En effet, celui-ci annihile l'efficacité des catalyseurs de la nouvelle génération. De cette manière, notre société pourra, plus rapidement, recueillir le bénéfice environnemental de l'utilisation des techniques à faibles émissions et purifier l'air que nous respirons.
L’effet combiné de mesures techniques et non techniques sur le niveau futur des émissions du trafic automobile est le sujet d'une étude réalisée à la demande de FEBIAC par l’ 'Institut für Energie- und Umweltforschung' de Heidelberg (Allemagne).
BIBLIOGRAPHIE
(1) Directive 70/220/CEE et suivantes – Journal officiel des Communautés européennes L76 du 6.4.70
(2) A.J. Hickman (TRL) – Methodology for calculating transport emissions and energy consumption (1999)