Réduire la pollution grâce aux technologies optoélectroniques
Il a fallu moins d’un siècle pour que l’automobile devienne un élément indispensable de notre mode de vie moderne. Elles nous gardent mobiles et nous emmènent dans des endroits lointains. Pour beaucoup d’entre nous, même les affaires courantes comme les déplacements quotidiens seraient impensables sans voiture. Mais l’envers de la médaille est devenu aussi évident que les avantages : La pollution de l’air par les véhicules affecte la qualité de l’air dans les zones métropolitaines et les petites villes du monde entier. L’appauvrissement de la couche d’ozone stratosphérique et le réchauffement de la planète sont parmi les problèmes les plus urgents de notre époque.
Partout en Europe, politiciens et scientifiques ont discuté d’un large éventail de mesures visant à limiter l’émission de CO2, des gaz à effet de serre et des particules. Dans certaines villes, seules les voitures avec des numéros pairs peuvent circuler les jours pairs, alors que dans d’autres, les gens doivent payer des frais considérables pour obtenir l’accès au centre-ville. En France ou en Allemagne, les récentes considérations relatives à l’interdiction du diesel ont provoqué un tollé, mais elles ont également accru l’inquiétude générale à l’égard des questions environnementales.
Systèmes TDLAS
pour la mesure des gaz d'échappement
En 2015, des experts de l’Union européenne, du Japon et de l’Inde se sont mis d’accord sur la Procédure d’essai mondiale harmonisée des véhicules légers (WLTP) conformément aux directives UNECE du Forum mondial de l’Harmonisation des Règlements concernant les véhicules. Tout nouveau modèle produit après septembre 2017 doit être conforme à ce règlement.
En plus des tests de laboratoire habituels, les voitures doivent également subir un test appelé Real Driving Emissions (RDE) selon des directives statistiques clairement définies.
Prüfung bei laufendem Fahrzeug
Certains polluants, comme les oxydes d’azote (NOx), ne peuvent être déterminés en laboratoire, mais doivent être testés dans une voiture en utilisation. Par conséquent, le test RDE sera certainement plus précis et délivrera des résultats très complets.
Certains scientifiques, cependant, affirment que l’équipement encombrant couramment utilisé pour les essais RDE conduit à des résultats peu fiables car il modifie l’aérodynamique et le poids de la voiture. Au lieu de cela, ils proposent des systèmes TDLAS qui s’intègrent facilement dans le coffre de la voiture.
Les contrôles des voitures d’occasion ont également été rationalisés. Après une période maximale de quatre ans avant le premier contrôle, chaque voiture doit faire l’objet d’une inspection périodique du véhicule, qui comprend un contrôle des émissions. Dans la plupart des pays européens, ces contrôles sont effectués tous les deux ans. Conformément à cette réglementation, il est nécessaire que chaque voiture sur la route soit conforme aux normes gouvernementales.
En dehors de l’UE, la situation est un peu plus confuse. Au Canada et aux États-Unis, par exemple, les tests réguliers des véhicules et des émissions font partie des lois provinciales ou étatiques. La « Clean Air Act » de 1990 exige simplement la mise en œuvre de programmes d’inspection des émissions des véhicules dans les régions métropolitaines où la qualité de l’air n’est pas conforme aux normes fédérales.
Par conséquent, il existe une cinquantaine de règlements différents aux États-Unis ; les États à faible densité de population comme le Wyoming et l’Alaska ne ressentent le besoin d’aucune inspection.
Mesure de la pollution
dans les villes
Dans de nombreuses villes à travers le monde, des mesures de pollution sont également effectuées par des stations de comptage fixes. Les concentrations de polluants tels que le SO2, le H2S, le CO, le NO, le NO2 ou l’ozone sont surveillées 24 heures sur 24, souvent selon une méthode différente pour chaque substance.
Les méthodes de mesure :
- Les composés soufrés peuvent être mesurés par fluorescence UV
- Le monoxyde de carbone est mesuré par spectroscopie IR
- La quantité d'oxydes d'azote est déterminée par chimiluminescence
Il s’agit d’une stratégie utile pour obtenir une vue d’ensemble de la pollution globale. Ces stations ne font pas de distinction entre la pollution automobile, industrielle et domestique, mais donnent un aperçu de la qualité globale de l’air à un moment et à un endroit précis. Nombre d’entre elles sont placées dans des zones de circulation intense ; on peut donc en conclure que les variations de certains polluants sont principalement dues aux émissions des véhicules. Ces stations sont la principale source des valeurs de pollution telles qu’elles sont communément rapportées dans les médias.
Selon le Commissariat Général au Développement Durable, les émissions de gaz à effet de serre auraient baissé de 16 % en France entre 1990 et 2016. Le secteur des transports représente 29 % des émissions nationales en 2016, devant le résiden-tiel-tertiaire (17 %) et l’agriculture (17 %). Dans l’ensemble de l’Union européenne, les émissions ont baissé de 24 % entre 1990 et 2016. Par la loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte d’août 2015, la France s’est engagée à réduire ses émissions de gaz à effet de serre de 40 % entre 1990 et 2030 et à les diviser par quatre entre 1990 et 2050. Le Plan Climat, présenté le 6 juillet 2017, requiert d’aller plus loin et plus vite pour répondre aux objectifs de l’Accord de Paris. Il s’agit notamment de viser la neutralité des émissions de gaz à effet de serre à l’horizon 2050. La stratégie nationale bas-carbone (SNBC) et la programmation pluriannuelle de l’énergie est actuellement révisée en ce sens.
Il semble que les pays européens aient enfin trouvé un moyen de suivre l’évolution de leur pollution et aient commencé à prendre des mesures. Mais c’est en dehors de l’Europe que se crée la plus grande part des émissions mondiales de CO2. Les écono-mies industrielles à croissance rapide de la Chine (29,1 % des émissions mondiales) et de l’Inde (6,98 %) figurent parmi les cinq premières.
En 2014, l’OMS a déclaré New Delhi la ville la plus sale du monde en matière de particules. La concentration était environ dix fois supérieure à celle des métropoles européennes de Londres et Paris.
Pour faire face à ces problèmes, les scienti-fiques indiens ont mis au point une méthode fiable, rentable et facile à utiliser pour mesurer les émissions des véhicules sur la route.
Un professeur indien présente une solution
mesure in situ de tous les polluants sur le bord de la route en un seul balayage
Au WORKshop IR de LASER COMPONENTS en 2016, M. T.K. Subramaniam du Department of Science & Humanities (Physics) du Sri Sairam Engineering College de Chennai, en Inde, a proposé une méthode au laser qui permettrait de mesurer in situ tous les polluants sur la route en un seul balayage.
La spectroscopie par absorption à diodes laser accordables (TDLAS), qui s’appuie sur des principes spectroscopiques bien connus et utilise des techniques de détection sensibles, couplées à des diodes lasers accordables et à des fibres optiques développées pour l’industrie des télécommunications.
Dr. T.K. Subramaniam
Dr. T.K. Subramaniam est professeur de physique au Sri Sairam Engineering College, Chennai, Inde, depuis plus de douze ans.
En tant que spécialiste reconnu dans le domaine de la spectroscopie laser, il a vingt-neuf ans d’expérience dans la recherche et l’industrie.
En 2004, il a obtenu son doctorat de la célèbre Université hindoue de Banaras (BHU) à Varanasi, en Inde, où il a également aidé à établir un laboratoire de spectroscopie laser.
Ses travaux comprennent vingt-trois publications de recherche dans des revues internationales réputées et un manuel sur l’ingénierie physique récemment publié par l’Oxford University Press (OUP). Il agit également à titre d’examinateur externe pour le groupe de revues de l’Optical Society of America (OSA), c’est-à-dire le Journal of the Optical Society of America and Applied Optics, USA.
Dr. Subramaniam propose l’utilisation de systèmes de mesure TDLAS (voir encadré) pour la surveillance routière des émissions de gaz d’échappement. Pour obtenir des résultats qui reflètent le taux de pollution moyen d’une voiture, les mesures doivent être effectuées à un moment où le moteur tourne depuis plusieurs minutes. Les convertisseurs catalytiques ont généralement besoin de trois à cinq minutes pour atteindre leur température de fonctionnement, pendant lesquelles le monoxyde de carbone et les hydro-carbures non brûlés sont libérés dans l’air. L’émission d’oxyde d’azote augmente également avec la charge du moteur.
Des mesures devront donc être effectuées sur les tronçons routiers sur lesquels les voitures sont effectivement conduites. Selon M. Subramaniam, les rampes d’intersection des autoroutes et les postes de péage seraient les meilleurs endroits pour contrôler les gaz d’échappement en bordure de route.
«Aux intersections, le moteur tourne depuis un certain temps ; la conduite en montée exerce une pression supplémentaire sur le système de combustion. Les rampes pourraient donc être utilisées pour vérifier les émissions et les effets sur l’environnement de chaque véhicule. Aux gares de péage, plusieurs instruments pourraient être utilisés simultanément lorsque les véhicules sont au «ralenti» après avoir parcouru de longues distances. Dans ces endroits, il pourrait être possible d’ajouter des capteurs supplémentaires pour capter la charge utile des véhicules et d’autres valeurs qui influent sur les émissions «, dit M. Subramaniam.
Si l’on constate que les émissions du véhicule à l’essai ne respectent pas les règles en vigueur prescrites par le gouvernement, une caméra rapide est activée en une microseconde ou une picoseconde pour prendre une photo de la plaque d’immatriculation du véhicule et le conducteur du véhicule, ainsi que pour noter d’autres détails comme l’heure et le lieu de l’enregistrement, etc. Le conducteur sera alors averti que sa voiture a besoin d’entretien. Dans les cas graves, des conséquences sévères pourraient être mises en œuvre. Si la voiture est conforme à la réglementation, le conducteur reçoit un badge attestant d’un contrôle réussi.» Il est convaincu que «TDLAS est une méthode infaillible pour détecter et contrôler les émissions des véhicules. Les instruments de télédétection peuvent mesurer les émissions de milliers de véhicules par jour.»
Certains États américains suivent une stratégie similaire en effectuant des tests mobiles d’émissions sur la route - un peu comme les contrôles de vitesse ou les tests d’alcoolémie. Les experts affirment que par rapport aux tests basés sur station, les contrôles routiers peuvent contrôler des milliers de véhicules en service dans des conditions réelles. Les données recueillies » sur la route « pourraient servir à améliorer les programmes gouvernementaux ou des fabricants. Par exemple, ils pourraient être utilisés pour découvrir des fabricants ou des modèles présentant des taux de pollution particulièrement élevés et aider ainsi à découvrir les défauts de conception.
Bon à savoir
Spectroscopie d'absorption par laser à diode accordable
Cliquez ici
Choix du produit
LASER COMPONENTS Germany - Votre partenaire compétent pour les composants optiques et optoélectroniques en Allemagne.
Bienvenue chez LASER COMPONENTS Germany GmbH, votre expert en composants photoniques. Notre large gamme de produits (détecteurs, diodes laser, modules laser, optiques, fibres optiques et autres) vaut chaque Euro (€/EUR). Nos solutions sur mesure couvrent tous les domaines d'application imaginables : de la technique de détection à la technique médicale. Vous pouvez nous joindre ici :
Werner-von-Siemens-Str. 15
82140 Olching
Deutschland
Tél.: +49 8142 2864-0
E-Mail: info(at)
