Émissions de NOx

Les émissions de NOx sont des oxydes d'azote, principalement le monoxyde d'azote et le dioxyde d'azote, produits lorsque l'air est brûlé à haute température à l'intérieur d'un moteur. L'air est composé à environ soixante-dix-huit pour cent d'azote et, bien que l'azote soit normalement inerte, la chaleur et la pression intenses de la combustion brisent les liaisons solides des molécules d'azote et d'oxygène et leur permettent de se combiner. Le terme collectif NOx est employé parce que les deux composés se transforment l'un en l'autre dans l'atmosphère et sont réglementés ensemble.

La condition déterminante de la formation des NOx est la température. Plus la combustion est chaude, plus il se forme de NOx, ce qui place les ingénieurs dans une position délicate, car des températures de combustion élevées tendent aussi à améliorer le rendement thermique et à réduire d'autres polluants. Ce compromis est au cœur d'une grande part de la conception moderne des moteurs et des échappements, et il explique pourquoi des mesures réduisant les NOx peuvent parfois accroître la consommation ou les suies.

Contrairement au dioxyde de carbone, les NOx ne sont pas un gaz à effet de serre de premier plan, mais un polluant local de la qualité de l'air. Le dioxyde d'azote irrite les voies respiratoires et aggrave l'asthme et d'autres affections respiratoires, et les oxydes d'azote contribuent à la formation d'ozone troposphérique et de smog photochimique, ainsi qu'aux pluies acides et à la brume de particules. Leurs effets se font sentir le plus durement dans le trafic urbain dense, raison pour laquelle les NOx sont devenus la cible des zones à faibles émissions (ZFE) et des restrictions de circulation en centre-ville.

Les moteurs Diesel posent un problème particulier, car leur combustion pauvre et à haute température produit intrinsèquement plus de NOx que les moteurs à essence, tout en affichant de bons chiffres de dioxyde de carbone. Cette tension est devenue tristement célèbre lors de l'affaire dite du dieselgate, lorsqu'il est apparu que certains véhicules avaient été conçus pour détecter l'essai en laboratoire et n'abaisser leurs rejets de NOx que dans ces conditions, en émettant bien davantage sur route. Le scandale a accéléré le passage aux essais en conditions réelles de conduite (RDE).

La maîtrise des NOx repose sur une stratégie à deux volets. En amont, la recirculation des gaz d'échappement (EGR) réachemine une partie des gaz inertes vers les cylindres, ce qui abaisse la température de pointe de combustion et freine ainsi la formation de NOx à la source. En aval, la réduction catalytique sélective (SCR) injecte une solution d'urée, commercialisée sous le nom d'AdBlue, dans l'échappement, où elle libère de l'ammoniac qui convertit les NOx en azote et en eau inoffensifs au passage d'un catalyseur. Sur certains moteurs, les pièges à NOx assurent un rôle voisin.

Les NOx renvoient donc directement à un ensemble de technologies de post-traitement, à savoir le SCR, l'AdBlue et l'EGR, ainsi qu'au cadre réglementaire des normes Euro, la norme Euro 6 imposant les limites les plus strictes à ce jour. Bien les gérer constitue l'un des défis centraux pour rendre les moteurs à combustion acceptables dans les villes d'aujourd'hui.