Les oxydes d'azote (NO_x) sont les formes oxydées de l'azote. On regroupe sous cette terminologie :

• le protoxyde d'azote (N₂O) ou oxyde nitreux également dit « gaz hilarant » ;
• le monoxyde d'azote (NO) ;
• le dioxyde d'azote (NO₂) ;
  et son dimère associé le peroxyde d'azote (N₂O₄), ou le tétraoxyde de diazote ou tétroxyde d'azote ;
• le trioxyde de diazote (N₂O₃) ;
• l'ion nitrate (NO₃^-), très soluble dans l'eau et puissant facteur d'eutrophisation ;
• le pentoxyde de diazote (N₂O₅) ou anhydride azotique, ou bien « nitrogen pentoxide » « nitric anhydride » pour les anglophones.

Toutes ces molécules sont collectivement notés NOx ; il s'agit d'un terme générique, notamment utilisé pour les mesures quantitatives globales de ces polluants qui peuvent notamment avoir des impacts en termes d'effet de serre, d'acidification de l'air, des pluies et des eaux, d'eutrophisation, de santé (irritation des muqueuses et contribution à la formation de l'ozone troposphérique), etc..

Les principaux sont le NO et le NO₂, deux gaz odorants et toxiques à faible dose ; l'irritation des muqueuses commence dès que leur teneur (en volume) dépasse 0,0013 %. Le NO et le NO₂ sont émis en grande quantité par les moteurs des véhicules et navires (essentiellement par les diesels), mais aussi par d'autres sources de combustion (centrales thermiques, chauffages...), voire dans l'air intérieur par la combustion du gaz (gazinière, chaudière, chauffe-eau...). Ils contribuent à l'odeur caractéristique de l'air urbain pollué par la circulation.
Ce sont pour ces raisons les NOx principalement quantifiés par les réseaux d'alerte et de mesure de la pollution de l'air.

En raison du taux d'azote contenu naturellement dans le bois, le bois énergie est plus émetteur de NOx que les combustibles fossiles de type gaz naturel et fioul. Son développement, dans le cadre de la promotion des énergies renouvelables, jouera donc un rôle important dans l’évolution des émissions de NOx.

Seuil

L'OMS recommande de ne pas dépasser :

• 400 microgrammes/m³ de moyenne sur 1 heure,
• 150 microgrammes/m³ de moyenne horaire sur 24 heures.

Métrologie

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Les analyses se font généralement par chimiluminescence (qui est aussi la méthode de référence européenne), via la mesure du rayonnement produit par la réaction chimique des molécules de monoxyde d'azote et d'ozone produit par un générateur haute tension.

Pour effectuer cette mesure, les gaz passent par un four de conversion, qui transforme NO et NO₂ en NO (à haute température, les gaz sont ionisés, et ont tendance à perdre des électrons, et les molécules à perdre des atomes).

Réglementations

Diverses règlementations européennes à nationales existent, visant à respecter des conventions ou traités internationaux dont le Protocole de Göteborg.

Sources et devenir

Généralités

La combustion des combustibles fossiles et de la biomasse dans les foyers fixes d'une part, et des combustibles gazeux et liquides dans les moteurs thermiques, d'autre part, génère des émissions d'oxydes d'azote (NOx)^[1].

Les oxydes d'azote résultent de l’oxydation passive ou catalysée de l’azote de l’air ou d'un carburant avec le dioxygène de l’air ou du carburant, à certaines conditions de température et de pression.

Les NO_x sont également produits lors de la combustion du bois. Ces oxydes d'azote ne proviennent pratiquement pas de l'oxydation de l'azote (diazote) de l'air, mais de celle de l'azote contenu dans le bois sous forme d'amines et de protéines nécessaires à la croissance de l'arbre^[2],[3].

Dans l'atmosphère, les éclairs produisent des NO_x. Avec les NO et NO₂ produits par la combustion de combustible fossile ou du bois, ils peuvent s'associer à l'eau et produire de l'acide nitrique HNO₃ ; l'un des responsables des pluies acides. Les oxydes d'azote sont également responsables de la formation de l'ozone dans les basses couches de l'atmosphère.

Dans les années 2000, les véhicules sont devenus responsables de près de 60 % des émissions de NO_x. Les centrales thermiques et les chaudières ou chauffages individuels et gazinières fournissant l'essentiel du reste. À noter que, en raison du taux d’azote contenu naturellement dans le bois, les émissions d’oxydes d’azote sont plus importantes pour des installations de combustion de la biomasse que pour des chaudières au fioul ou au gaz^[4],[5].

En 2007, la Chine est le premier pays émetteur d'oxydes d'azote^[6].

Réduction des émissions de NOx des moteurs des véhicules automobiles

Le pot catalytique a diminué les émissions des voitures (depuis 1993 en France), mais avec un impact atténué par une forte croissance du trafic, du nombre de véhicules, et par la durée de renouvellement du parc de véhicules. Les pots et filtres catalytiques sont efficaces mais consomment des métaux précieux éventuellement toxiques (dont métaux du groupe du platine), et en perdent dans l'environnement. De plus, en Europe, où pour des raisons fiscales le taux de moteurs Diesel (non catalysés) est très élevé, ce type de véhicules produisent l'essentiel du NO_x. Une étude de l'UE a conclu en 1990, que 15 % des émissions de NO_x étaient dues au transport maritime. À ce rythme elles représenteront 23 % des émissions en 2010^[7].

Réduction des émissions de NOx des installations de combustion

Généralités

Deux types de techniques existent : les techniques dites primaires (action sur la combustion) et les techniques dites secondaires (action sur l'effluent gazeux).
Les techniques primaires
Elles limitent les émissions en intervenant sur la combustion. On citera les brûleurs « bas-NOx »^[8], la recirculation des gaz de combustion, l'injection étagée du combustible et/ou de l'air de combustion^[9]. L'efficacité de ces techniques s'échelonne entre 20 et 60 % (dans le cas où l'on combinerait plusieurs techniques primaires).
Les techniques secondaires
Elles permettent d'obtenir des taux de réduction beaucoup plus importants. Les deux procédés qui se sont réellement imposés sur le marché sont :
- la technologie SNCR (Selective Non Catalytic Reduction), réduction non catalytique des NOx, qui permet un abattement d’au moins 50 % du flux de polluant, par l’injection d’urée ou d'ammoniac en une zone ciblée des fumées,
- la technologie SCR (Selective Catalytic Reduction), réduction catalytique des NOx, qui permet un abattement d’au moins 80 % du flux de polluant, par une réaction chimique catalytique, le catalyseur étant régénéré périodiquement^[10],[11].

Cas du bois énergie

Le bois énergie étant plus émetteur de NOx que les combustibles fossiles de type gaz naturel et fioul^[4],[5], son développement, dans le cadre de la promotion des énergies renouvelables, jouera donc un rôle important dans l’évolution des émissions de NOx.

France

La combustion de la biomasse a un impact sur la pollution atmosphérique, qui doit être réduite conformément aux engagements nationaux d’amélioration de la qualité de l’air. Une étude, réalisée pour le compte de l’ADEME par le CITEPA et « Énergies Demain »^[12], évalue les conditions techniques et économiques d’un développement maîtrisé de la biomasse énergie permettant de respecter conjointement les engagements pris pour atténuer le réchauffement climatique et améliorer la qualité de l’air. Sur la vingtaine de polluants atmosphériques étudiés, les NOx sont les seuls polluants pour lesquels une augmentation des émissions à l’horizon 2020 est observée dans les résultats des simulations^[13]. Le texte suivant est extrait de cette étude :

« La problématique des émissions de NOx reste à surveiller attentivement et à contrôler, même si la biomasse ne représente en 2005 que 2 % des émissions nationales. Non seulement la France ne respecte pas certaines concentrations limites dans l’environnement mais de plus elle a beaucoup de difficultés en ce qui concerne le respect de son plafond d’émissions de NOx (que ce soit celui de 2010 ou celui en préparation pour 2020). La rénovation du parc d’appareils domestiques conduit à des émissions de NOx supérieures par rapport à la situation existante. Le bois étant plus émetteur de NOx que les combustibles fossiles de type gaz naturel et fioul, la mise en place de « de-NOx »^[14] sur des installations de puissances importantes pourrait être étudiée au cas par cas afin de limiter les émissions de NOx. Selon les scénarios considérés, le surcoût annuel d’investissement pour équiper toutes les nouvelles chaufferies biomasse de système de traitement des NOx est évalué entre 52 millions d’euros (système non catalytique ou SNCR, permettant une réduction de 2 à 6 % des émissions entre 2005 et 2020) et 280 millions d’euros (système catalytique ou SCR, permettant une réduction de 6 à 11 % des émissions entre 2005 et 2020). »^[15].

Comparaison du facteur d'émission de NOx du chauffage au bois^[16] avec ceux du chauffage au fioul domestique,
au gaz naturel et au charbon - année 2005 (secteur domestique - synthèse 2009)^[17]

	Bois énergie	Fioul domestique	Gaz naturel	Houille
NOx (g/GJ sortant)	126	60	58	72

Les facteurs d’émission des appareils sont exprimés en g/GJ (masse de NOx émise par unité d’énergie sortante (gigajoule (GJ)).

Impacts sanitaires

Ces molécules pénètrent facilement les bronchioles et affectent la respiration, provoquant une hyperréactivité des bronches chez les asthmatiques, ainsi qu'une vulnérabilité accrue des bronches aux microbes, au moins chez les enfants.

Effet du dioxyde de titane (TiO₂)

À Dinan, en France, 2 500 m² de chaussée ont été construits en incorporant à un enrobé poreux classique un « coulis à base de ciment » contenant du dioxyde de titane, traité chimiquement, qui aide à détruire les NO_x, mais cela revient à tripler le coût total.

Notes et références

• Cet article est partiellement ou en totalité issu de l'article intitulé « NOx » (voir la liste des auteurs).

Voir aussi

• Azote, Acide nitrique, Nitrate
• Pollution de l'air, Qualité de l'air
• Dioxyde d'azote
• Protocole de Göteborg
• Pot catalytique
• Asthme
• Effet de serre
• Ozone
• Pollution de l'air
• Mesure des oxydes d'azote (techniques relatives à leur dosage).
• Pluies acides
• Pollution marine

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