Oxyde d’azote effet de serre pollution atmosphérique

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Les oxydes d’azote [ 1 ]
Degré d’oxydation Formule brute Nom
+5 N 2 O 5 Pentaoxyde de diazote
+4 NO 2
N 2 O 4[ a ],[ 3 ]
Dioxyde d’azote
Tétraoxyde de diazote
+3 N 2 O 3
N (NO 2 ) 3
Trioxyde de diazote
Trinitramide
+2 NON Monoxyde d’azote
+1 N 2 O
NO 2 N 3
Monoxyde de diazote
Azoture de nitryle
+ 1/2 NON 3 Azoture de nitrosyle (en)

Un oxyde d’azote est un composé chimique formé d’ oxygène et d’ azote .

« NO x » est le terme générique qui englobe un groupe de gaz régénérant, tous les types d’azote et de l’oxygène dans les différents [ 4 ] .

Pour le titre, pour les chaudières à biomasse , sur le regroupe en pratique sous le terme « NO x » le monoxyde d’azote (NO), le dioxyde d’azote (NO 2 ) et le protoxyde d’azote (N 2 O), ce dernier étant formé dans des foyers opérant à des températures inférieures à 950 ° C [ 5 ] .

En revanche, le pentaoxyde de diazote (N 2 O 5 ), à l’ état solide dans les conditions normales de température et de pression , n’appartient pas à la famille des NO x .

Les oxydes NO et NO 2 sont des polluants atmosphériques réglementés. Ils sont également regroupés sous le terme « NO x » [ 6 ] .

Ils sont une source croissante de la pollution de l’air : son effet à effet de serre et au dérèglement climatique , et sont acidifiants et eutrophisants ; la principale source des pluies acides (alors que la pollution par les oxydes de sulfure régressé) et de l’ acidification des eaux douces .

Les oxydes d’azote et l’effet de serre

Le protoxyde d’azote N 2 O est un puissant gaz à effet de serre .

Le dioxide d’azote NO 2 et NO x d’Autres la formation interviennent des Dans oxydants photochimiques ( ozone troposphérique ). Cette forme de pollution oxydante, acide et eutrophisante de l’air et de l’indirecte de l’eau et des sols a significativement augmenté là où les UV (source photochimique d’ozone troposphérique) sont plus intenses (en raison du trou de la couche d’eau) ozone [ 7 ] ) et indirectement dans l’accroissement de l’ effet de serre [ 8 ] .

Les oxydes d’azote et la pollution atmosphérique

Il est important de dire polluants atmosphériques et gaz à effet de serre .

Parmi les oxydes d’ azote , les principaux polluants atmosphériques sont NO, NO 2 ; ce sont eux qui sont analysés par les réseaux de surveillance de la qualité de l’air ; la somme de ces deux polluants est encore regroupée sous le terme de NO x :

NO x = NO + NO 2 [ 8 ],[ 6 ] . Leurs émissions sont exprimées en équivalent NO 2 [ 9 ] (ou équivalent-NO 2 ) [ 10 ] .

Le monoxyde d’azote est un gaz incolore, le dioxyde d’azote est un gaz brunrougeâtre .

Les NO x sont des précurseurs importants pour la formation d’acides nucléiques [ 11 ] , d’ aérosols secondaires, et composés de composés organiques volatils , d’oxydes photochimiques (ozone troposphérique [ 12 ] , smog estival) [ 13 ],[ 10 ] .

Les NO x sont également des précurseurs intervenant dans la formation des nitrates atmosphériques (selon la réaction NO 2 + O 3 → NO 3 + O 2[ 14 ]) . Is that is a is is is is a is of the oxygen (δ (17) O, n’est pas positionnés au hasard dans la molécule d’Ozone mais préférentiellement au niveau de l’atome surnuméraire, des analyses isotopiques permettant mieux de mieux comprendre ce processus qui est essentiel nocturne, se déroulant après que de l’ozone (O 3 ) a été formé le jour sous l’action des UV solaires) [ 14 ],[ 15 ] .

Origine de la pollution

Les NO x proviennent essentiellement de la combustion des combustibles fossiles (Par les Cimenteries [16] , les Chauffages et les Véhicules Ë moteur thermique NOTAMMENT, y compris catalyse) et de Quelques Procédés industriels (production d ‘ acide nitrique , fabrication d’ engrais , traitement de surface , etc.).

Ils sont principalement dans les chambres de combustion et ont trois origines

origine thermique
N 2 (air) + O 2 → 2 NO lorsque la température excède 1 400 ° C ;
Origine combustible
R-NH 2 (azote combiné du combustible [par ex. Le bois [ 17 ] ]) + O 2 → NO + … si N combiné dans le combustible;
NON invite
N 2 + CHHCN + N puis NON après différentes étapes même à plus basse température.

Le NO se transformer en NO 2 (de 0,5 à 10%) dans le foyer. Cette réaction se prolonge dans l’atmosphère et dans les villes à forte circulation, la couleur brunâtre des lits d’air pollué à quelques centaines de mètres d’altitude » [ 8 ] .

Les NO x à l’ odeur caractéristique de l’ air urbain pollué par la circulation [ 18 ] .

Effets

Sur la santé

«Le NO 2 est toxique (40 fois plus que le CO , 4 fois plus que le NO). Il pénètre profondément dans les poumons.
Les pics de concentrations sont plus nocifs une même dose sur une longue période. Le NO est un gaz irritant pour les bronches, il réduit le pouvoir oxygénateur du sang. » [ 8 ] .

Ces molécules pénètrent facilement les bronchioles , affectent la respiration et provoquent une hyperréactivité des bronches chez les asthmatiques , ainsi qu’une vulnérabilité accrue des bronches aux microbes, au moins chez les enfants [ 19 ] .

Sur l’environnement

Comme de plus la haut , le dioxide d’azote NO 2 Dans la formation intervient D’photochimiques oxydants ( ozone troposphérique ) et par l’effet indirect Dans de l Accroissement » effet de serre .

NO et N ° 2 enphase supérieure du phénomène de pluies acides . Les polluants dangereux des acides sont les acides forts [ 20 ] .

L’oxydation du NO produit par les combustions peut poursuivre dans l’atmosphère pour l’ancien du NO 2 :
Le NO 2 réagit avec l’eau pour donner une solution aqueuse d’ acide nitrique « H 3 O + (aqueux) + NO 3 (aqueux)» et du monoxyde d’azote
:

  • (g) = gaz;
  • (l) = liquide;
  • (aq) = aqueux, ion hydraté = ion qui a fixé un certain nombre de molécules d’eau.

Seuils

L’OMS recommande de ne pas dépasser:

  • 400 μg / m 3 de moyenne sur 1 heure;
  • 150 μg / m 3 de moyenne durée sur 24 heures [ 21 ] .

Métrologie

Article détaillé: Mesure des oxydes d’azote .

Les analyses pour mesurer les taux d’oxydes d’azote se font généralement par chimiluminescence , via la mesure du rayonnement produit par la réaction chimique entre les molécules de monoxyde d’azote et ceux d’entre eux ozone qui est produit par un haut niveau de tension.

Pour effectuer cette mesure, le gaz passe par un quatre de conversion, qui transforme NO 2 en NO qui s’ajoute au NO déjà présent dans les gaz alors réagissent avec O 3 , produit par ailleurs.

Réglementations

Diverses conventions européennes to national is existing to the Convention of Göteborg and the Convention for the Europe of the United Nations Nations (CEE-ONU) relatif à la pollution atmosphérique transfrontalière à longue distance .

Les Etats Membres de l’Union européenne doivent [22] périodiquement communicate un inventaire des émissions du Pays verser les NO x (AINSI Qué verser SO 2, COVNM et NH 3, Dans le format un Identique à Celui Retenou par la Convention sur la atmosphérique de la pollution transfrontalière [ 23 ] ).

Sources et devenir

Généralités

La combustion des combustibles fossiles et de la biomasse Dans les foyers fixes d’ une partie de juin, et des matériaux combustibles GAZEUX et Liquides Dans les Thermiques Moteurs, partie d’OJD, genere des d’émissions d’oxydes azote (NO x)[24] .

Les Émetteurs de NO principaux x le Sont le transport routier (d’where Une politique de réduction au Moyen de pots catalytiques de par exemple) et les installations de combustion grandes ( centrales thermiques , chauffages , etc.). Les volcans, les orages et les feux de forêt sont également émis aux NO x[ 8 ] . Dans l’ atmosphère , les éclairs de NO x . Avec les NO et les NO 2 produits par combustion de combustible fossile ou de biomasse, ils peuvent s’associer à l’ eau et produire l’ acide nitrique HNO 3 , l’un des responsables des acides pluies (détails dans la section traitant des effets sur l’environnement ).

Le NO 2 se rencontre encore à l’ intérieur des locaux où l’on utilise des appareils au gaz tels que gazinières , chauffe-eau [ 21 ] .

Les NO x PROduits LORs are also de la combustion du bois . CES oxydes d’azote ne proviennent pas de l’Pratiquement oxydation de l’azote ( diazote ) de l’air ( origine thermique ), but de Celle de l ‘ azote contenu Dans le bois sous forme d’ amines et de Protéines Nécessaires à la growth de l’arbre ( origine combustible ) [17],[25] . A noter Que, en raison du d Taux » azote contenu in the Naturellement bois , les d’émissions d’oxydes ainsi azote Sont des installations versez IMPORTANTES de combustion de la biomasse Que verser des chaudières au fioul OU au gaz [26],[ 27 ] .

Dans les années 2000 , les véhicules sont responsables de près de 60% d’émissions de NO x[ 21 ] .

En 2007, la Chine est le premier pays émetteur d’oxydes d’azote [ 28 ] .

Réduction des émissions de NO x des moteurs des véhicules automobiles

Le pot catalytique a augmenté les émissions de voitures (depuis 1993 en France), mais avec un impact réduit 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 et rares incorporels (dont métaux du groupe de platine ), et en perdent dans l’ environnement . De plus, en Europe, where des versez le Fiscales Raisons de Taux Moteurs diesel (1996 Catalyse DEPUIS) est tres Élevé, type CE FUR produit l’essentiel du NO x. Une étude de l’ UE a conclu en 1990, que 15% des émissions de NO x étaient cotisations au transport maritime. 23% des émissions en 2010 [ 29 ] . En France, le transport routier était en 2010 responsable d’environ 55% des émissions de NO x selon le CITEPA [ 30 ] , ce qui est un fait des premiers responsables de la pollution routière .

Réduction des émissions de NO x des installations de combustion

Généralités

Deux types de techniques existent: les techniques dites primaires et les techniques dites secondaires (action sur l’effluent gazeux).
Les techniques primaires
Elles limitent les émissions en intervenant sur la combustion. Sur Citera les brûleurs «bas-NO [31] , la remise en circulation des gaz de combustion, l’injection du combustible et étagée / OU de l’air de combustion [32] . L’efficacité de ces techniques s’échelonne entre 20 et 60% (dans le cas où l’on combine plusieurs techniques primaires).
Les techniques secondaires
Elles permettent d’obtenir des taux de réduction beaucoup plus importants. Les deux procédés qui sont réellement imposés sur le marché sont:

Cas du bois énergie

Le bois énergie étant émetteur de NO x que les combustibles fossiles de type gaz naturel et fioul [ 35 ] , son développement, dans le cadre de la promotion des énergies renouvelables , « joue un rôle prépondérant par rapport à d’autres énergies dans l’évolution des émissions de NO x » [ 36 ] .

Suisse

La combustion du bois «Dans des installations de chauffage – sans ordinaires filtre situé COUTEUX – des produit Atmosphériques Locaux polluants additionnels, lévite de la fin et des poussière d’oxides azote» [37] . Les services cantonaux de l’énergie et de l’environnement, dans une information sur les chaudières bois à chargement automatique ( granulés et plaquettes ), signalant qu’une chaudière à bois, et bien plus de particules PM 10 et d’oxydes azote NO x une chaudière à mazout » [ 27 ] .

L’ Institut Paul Scherrer préconise la conversion du bois énergie en gaz naturel pour réduire ces émissions [ 37 ] .

Émissions de particules PM10 et d'oxydes d'azote (NOx) de systèmes de chauffage

Émissions de PM 10 et de NO x (NO + NO 2 ) de systèmes de chauffage actuels en Suisse.
Émissions directes. Autres émissions = émissions sur la chaîne de production [ 38 ] .

France

La combustion de la biomasse a un impact sur la pollution atmosphérique , qui doit être réduite 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» [ 39 ] , évalue les conditions techniques et économiques d’un développement maîtrisé de la biomasse énergie permettant de faire obstacle aux engagements pris pour le réchauffement climatique et améliorer la qualité de l’air . Sur la Vingtaine de Atmosphériques polluants étudiés, les NO x les SEULS Sont verser les polluants augmentation de juin Lesquels des émissions À l’horizon 2020 est Couleur OBSERVEE Dans Les simulations des Résultats [36] . Le texte suivant est extrait de cette étude:

«La diffusion des émissions de NO x reste à surveiller Surveiller et contrôler, même si la biomasse ne représente en 2005 que 2% des émissions nationales. Non seulement la France ne limite 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 NO x (que ce celui qui de 2010 ou celui en préparation pour 2020 ). La Rénovation du Parc D’conduit Ë Appareils domestiques des émissions de NO xsupérieures rapport à la situation de par existante. Le bois étant plus émetteur de NO x que les combustibles fossiles de type gaz naturel et fioul , la mise en place de «NO- x » [ 40 ] sur des installations de puissances importantes pourrait être étudiée au cas par cas afin de limiter les émissions de NO x . Les SCÉNARIOS SELON, Le surcoût considérés annuel d’Investissement répandrai Equiper Toutes Les chaufferies Nouvelles de Biomasse Système de Traitement des NO x Est Evalue Entre 52 Millions d’euros (non Système catalytique OU SNCR, Une réduction de permettant 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). » [ 41 ] .

Du Comparaison facteur d’émission de NO x du bois au chauffage [42]
avec les autres types de carburant
(secteur domestique, année 2005 – synthèse 2009) [ 43 ]
Bois énergie Houille Fioul domestique Gaz naturel
NO x (g / GJ sortant) 126 72 60 58
Les facteurs d’émission des appareils sont exprimés en g / GJ ( masse de NO x émise par unité d’énergie sortante ( giga joule (GJ))).

Effet du dioxyde de titane

À Dinan , en France, 2 500 m 2 de chaussée were construits en incorporant à un enrobé poreux classique un «Coulis une base de ciment» Contenant du dioxide de titane (TiO 2), traité chimiquement, aide-Qui à Détruire les NO x , mais cela revient à tripler le coût total.

Notes et références

  • Cet article est en partie ou en totalité publié par l’article intitulé « NOx » (voir la liste des auteurs ) .

Remarques

  1. À l’état gazeux, les deux composés sont en équilibre [ 2 ] :

 

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