Le black carbon, ce polluant qui peut nous aider à mieux connaître la pollution de l'air

Le carbone noir, un polluant nanoscopique, et un allié de taille pour mieux connaître la qualité de l'air
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Le carbone noir, un polluant nanoscopique, et un allié de taille pour mieux connaître la qualité de l'air - © CHANDAN KHANNA - AFP

Connaissez-vous le black carbon ? Non, ce n’est pas un énième super-héros Marvel déterré par l’industrie hollywoodienne pour s’en mettre plein les poches, ni un mouvement de lutte contre le racisme, ni encore une nouvelle variante de la couleur noire si profonde qu’un trou noir en aurait... le tournis.

Le carbone noir, en français, est en fait un compagnon de notre quotidien d’humain vivant au cœur d’une société dépendante des énergies fossiles.

De 100 à 5000 fois plus petit que le diamètre d’un cheveu, cette particule ultra-fine est produite lors de la combustion incomplète de combustibles fossiles, ou de biomasse. Donc, quand vous utilisez votre voiture à l'essence ou au diesel, ou brûlez du bois, vous produisez du carbone noir. Au niveau moléculaire, ce sont des atomes de carbone purs, qui s’associent de diverses manières. Par sa petite taille, entre 20 et 150 nanomètres (ou millionième de millimètre), le carbone suie — son autre petit nom — peut potentiellement passer dans le sang, se révélant dangereux pour la santé humaine, comme expliqué en fin d'article.

Mais derrière ce côté sombre se cache un allié de taille dans la lutte contre la pollution de l’air : car "Black Carbon" est celui qui permet d’estimer beaucoup facilement et efficacement la qualité de l’air.

"Qui m’aime me suive", un adage qui colle bien à Black Carbon : là où notre particule passe, d’autres polluants suivent… en tout cas, en milieu urbain. S’intéressant au carbone noir depuis presque dix ans, Bruxelles environnement a pu constater que les concentrations d’oxydes d’azote et de monoxyde carbone se corrélaient très bien à celles du black carbon. Notre particule ultra-fine se révèle donc être un très bon indicateur du cocktail de polluants émis par le trafic routier.

Non seulement il suffit d’analyser Black Carbon pour connaître la concentration des autres polluants, mais en plus, le mesurer n’a jamais été aussi facile, grâce à l’aethalomètre. A peine plus gros qu’un smartphone, il peut calculer la concentration en carbone noir toutes les minutes, voire toutes les secondes, de manière assez précise pour être scientifiquement valable. D’utilisation très simple, tout un chacun peut l’utiliser et le transporter (presque) partout avec lui.

Il n’en faut pas plus pour en faire le chouchou des scientifiques évaluant la qualité de l’air, mais aussi des associations et citoyens inquiets de la pollution de l’air. Et d’en faire un très beau cas d’école en termes de sciences participatives c’est-à-dire quand la science en appelle au citoyen lambda pour ses expériences.

Le projet ExpAir est un bel exemple de cette collaboration scientifico-citoyenne. Main dans la main, Bruxelles Environnement (IBGE) et le BRAL ("mouvement urbain pour un Bruxelles durable") ont réussi à réunir 276 volontaires pour se balader avec l’aethalomètre avec eux tout au long de la journée. Le projet s’est étalé sur quatre années, et a permis d’établir une cartographie très complète des concentrations de black carbon dans la capitale belge. 766.000 mesures ont été couplées à un modèle de rues, afin d’établir des moyennes annuelles pour les heures creuses et les heures de pointe.

Pollution de l'air à Bruxelles : heures pleines et creuses

Les volontaires ayant utilisé tous les modes de transport possibles, l’IBGE a pu établir quels étaient les moyens de transport le moins en contact avec la pollution du trafic. Train, marche et vélo forment le top trois, sans grande surprise. "Même à Bruxelles, le train reste le moyen de transport le plus sain. Cela s’explique par le fait qu’il évolue souvent en site propre, dans des milieux ouverts, assez loin du trafic. A l’exception de quelques endroits, comme à Bruxelles-Midi où il passe au-dessus du boulevard du Midi, précise l’ingénieur, ajoutant que l’équipe a été surprise du reste du classement.

"Dans les trams et métros, on observe une concentration en black carbon jusqu’à quatre fois supérieure par rapport à l’air ambiant. Pour le tram, cela peut s’expliquer par une proximité du trafic, et le fait qu’il emprunte des grandes artères routières en site propre, contrairement aux bus qui évitent les embouteillages. Et pour le métro, on pense que les stations les plus importantes se trouvent à des endroits de trafic dense, et donc c’est cet air qui va entrer naturellement dans les stations." Enfin, la voiture reste le moyen de déplacement le plus nocif pour la santé, avec une pollution en carbone suie cinq fois supérieure à l’air intérieur.

"Le projet a été mené de 2013 à 2017, mais nous comptons faire des mises à jour tous les deux ans, à peu près" explique Olivier Brasseur, en charge du laboratoire sur la qualité de l’air à l’IBGE. L’idée est également de pouvoir évaluer l’efficacité des mesures de lutte contre la pollution de l’air, comme tout récemment, le passage de Bruxelles en zones basse émission. Peu à peu, la capitale va se fermer aux véhicules polluants, en rendant ses critères de plus en plus stricts d’année en année.

Aider à la prise de conscience du citoyen

Historiquement, et selon la directive européenne en la matière, la qualité de l’air doit est évaluée par des stations fixes, selon certaines règles et en des points stratégiques. Il fallait donc user d’ingéniosité, et de modèles, pour pouvoir extrapoler les mesures de ces lieux fixes à l’ensemble d’un territoire. Grâce à Black Carbon, cette rigidité règlementaire est contournée, au bénéfice de la santé du citoyen. Olivier Brasseur, en charge du laboratoire sur la qualité de l’air à l’IBGE, y voit aussi une manière d’aider à la prise de conscience, et à lancer un mouvement plus volontariste.

Bientôt des évaluations pour les grandes villes wallonnes

Du côté wallon, l’Institut Scientifique de Service public (ISSeP) s’est aussi tourné vers le carbone noir. Dès 2014, avec son projet ExTraCar, l’institut a misé sur les mesures itinérantes. Des agents de l’ISSeP ont parcouru, à vélo, différentes boucles dans Liège durant les heures de pointe. "Nous passions par des lieux caractéristiques, comme des parcs ou des rues ouvertes où la pollution est moins forte, ou au contraire, des rues canyons ou à forte densité de trafic. Ces boucles ont été parcourues une trentaine de fois, dans toutes les conditions météorologiques, pour obtenir des données statistiques fiables." explique Fabian Lenartz, en charge du projet à l’époque. De quoi déjà identifier les "hotspot" de pollution, en rouge sur la carte.

Le projet s’est achevé en 2016, mais a pu engendrer un successeur, du nom de "OIE", pour "Outdoor and Indoor Exposure". Car l’héritier d’ExTraCar voit les choses en grand : cartographie haute résolution du carbone noir, du NO2, du NO, de l’ozone et des PM2.5, mais également une estimation de la pollution en carbone noir en air intérieur, à partir de mesures de l’air extérieur (d’où le nom du projet…).

Les données seront également récoltées par des volontaires, dans un premier temps à Liège, où les mesures devraient bientôt commencer, et d’ici 6 à 9 mois, à Namur. Ils porteront un aethalomètre, mais aussi un analyseur portable en NO2, NO, ozone et PM2.5, spécialement développé pour l’occasion par le CeCoTePe, le centre de Coopération Technique et Pédagogique à Seraing. "On aimerait étendre la campagne à toute la Wallonie, dans les villes mais aussi les campagnes, afin de trouver des hotspots dont on ne connaît pas l’existence." ajoute Fabian Lenartz.

L’ISSeP se tourne aussi vers les professions les plus touchées par le trafic, comme les facteurs de bpost. "Dans le cadre d’une étude exploratoire, quelques agents ont porté pendant un mois nos appareils lors de huit tournées dans le centre-ville de Liège. Ça permet d’accumuler une très grande quantité de données, et dans des endroits dans lesquels nous n’allions pas nécessairement lors de nos passages à vélo sur des boucles prédéterminées. Nous attendons les résultats, et une réunion avec bpost, pour voir si nous continuons le projet avec eux."

Dangereux pour la santé et le climat

Batman des temps modernes, Black Carbon ne possède pas que des qualités… Au-delà des avantages à mesurer le carbone noir, il reste un polluant dangereux pour la santé. Étant une particule ultra-fine, c’est-à-dire plus petite qu’un dixième de nanomètre, le carbone noir peut atteindre les alvéoles pulmonaires, où il ira dans le sang. La toxicité de ce polluant en tant que tel est encore discutée, mais c’est plutôt sa capacité à agglomérer d’autres composés qui pose problème. Notamment, le carbone suie peut se lier avec des hydrocarbures aromatiques cycliques (HAP) et des métaux, considérés comme cancérigènes. Le carbone noir étant étudié depuis peu, les études sanitaires sont rares, une période d’une dizaine d’années étant nécessaire pour obtenir des résultats fiables.

Le carbone noir porte son nom car il absorbe fortement la lumière, et contribue donc fortement au réchauffement climatique. Contrairement à son confrère, le dioxyde de carbone (CO2), son temps de vie est assez limité (quelques jours à quelques mois, pour 100 ans pour le CO2), c’est donc un polluant climatique de courte durée. Il peut cependant accélérer la fonte des glaces ou des neiges, s’il se dépose dessus.

Si le carbone noir en tant que nanoparticule n'est mesuré que depuis une dizaine d'années, son ancêtre, les fumées noires, sont connues depuis le début de l'ère industrielle... Et c'est d'ailleurs des pollutions mortelles de ces fumées qui ont poussé les pays européens à établir un réseau de surveillance de la qualité de l'air, via des stations fixes, début des années 70. Mortels, dangereux pour le climat, carbone suie et fumée noire sont en quelque sorte intimement liés aux mesures de la qualité de notre air. Pour le pire, et pour le meilleur.

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