(émissions des navires) Tanker GNL et pile à combustible

Un porte-conteneurs pollue-t-il autant que 55M de voitures ?

Grâce à la fulgurante avancée de la technologie et notamment l’explosion de l’utilisation des réseaux sociaux, il est aujourd’hui très facile de partager un message, une photo, une émotion instantanément sans évaluer les conséquences que cela peut induire. Formidables plateformes d’informations et même de communication, nos réseaux sociaux sont devenus de véritables terrains de jeu pour les utilisateurs où parfois le « like » et le « partage » leur enlèvent tout jugement et libre arbitre. Comme cette phrase postée dans un tweet relayé pas moins de 1300 fois sur la twittosphère suite à l’annonce d’Emmanuel Macron visant à réduire la vitesse maximale sur autoroute (par conséquent limiter les émissions de gaz à effet de serre). Mais avant d’avoir commenté, partagé un message ou encore machinalement appuyé sur j’aime pour donner de la crédibilité à notre tendre auteur ; avons-nous pensé à évaluer la pertinence des propos avancés par celui-ci ?

Pour tenter d’éclaircir les internautes sur le sujet, plusieurs médias ont essayé de peser le pour et le contre des propos avancés en se basant sur des sources avérées. Aujourd’hui, notre but est d’apporter un minimum d’information sur les problématiques actuelles du monde du naval.

Crédit : Franceinfo : Vrai ou Fake ?

1. UN PROJET DE RECHERCHE A L'ECOLE

Qui, lorsqu’il conduit, n’a jamais regardé la consommation moyenne de son véhicule ? Cependant savons-nous vraiment ce que nous rejetons et en quelle quantité ? Cette question, beaucoup moins de conducteurs se la sont posée. Ce fut toutefois le cas de 6 étudiants et un enseignant chercheur de l’ESTACA qui ont non pas cherché à savoir ce que pouvait rejeter une voiture mais plutôt un bateau et en quelle proportion. Ce projet de recherche, intitulé CAPNAV (pour Caractérisation des émissions Particulaires de Navire) d’une durée de trois ans et financé par l’ADEME a émergé cette année au sein du pôle de recherche de notre école. Le but de celui-ci n’est pas de pointer le monde naval du doigt mais de commencer à comprendre ce qui peut être mis en place dans ce secteur pour réduire les émissions de polluants. Pour ce travail de grande taille, l’école n’est pas toute seule. Un regroupement d’acteurs du monde maritime s’est réuni pour poser la base d’un projet viable. Autour de la table, on retrouve plusieurs compagnies de transports maritime, certaines écoles d’ingénieurs et l’ADEME.

2. POURQUOI LE MONDE MARITIME POINTE DU DOIGT ?

Posons à présent les bases ! Au cours des dernières décennies, le trafic maritime a fortement augmenté. 78% du FRET mondial s’effectue par navire porte-conteneurs (dans les études on parle souvent d’OGV pour Ocean Going Vessel), que le nombre de croisières a doublé en passant de 12 millions de passagers à 22 millions en 10 ans. Des études récentes montrent que 70% des émissions des navires ont lieu dans un rayon de 400km des côtes, et que les polluants qui en résultent peuvent être déplacés sur des centaines de km impactant fortement la qualité de l’air sur nos littoraux et causant de sérieux problèmes sur la santé humaine. Depuis une vingtaine d’année, la communauté scientifique s’est intéressée à l’impact du trafic maritime et a pu prouver sa dangerosité. Cependant la plupart de ces études ont lieu en milieu côtier avec des appareils de mesures implantés dans les villes. Ces résultats, obtenus grâce à une modélisation du territoire, ont pu nous mettre en évidence les tendances globales d’émissions mais n’ont pas permis de comprendre ce que rejette réellement un navire.

Aujourd’hui, nous savons que le transport maritime rejette 3,3% des émissions mondial de dioxyde de carbone (soit 796 millions de tonnes de CO2) et ce nombre devrait passer à 15% d’émissions en 2050. Les estimations montrent que le transport maritime rejette entre autres 1,2 à 1,6 millions de tonnes de PM10 ; 4,7 à 6,5 millions de tonnes de dioxyde de soufre soit 8% des émissions mondiale de SO2. Ces éléments sont aujourd’hui les principales sources dangereuses pour la santé de l’homme que nous cherchons à éliminer.

Pourtant, malgré la dangerosité des émissions considérées, les règlementations en vigueur pour le domaine maritime sont en retard par rapport à celles appliquées pour le transport terrestre, comme l’illustre ce graphique qui met en évidence un décalage temporel d’apparition des contraintes réglementaires imposées par l’IMO (International Maritime Organization). De plus, en France, la contribution du transport maritime à la pollution atmosphérique est faible si on considère des approches classiques d’inventaires d’émission, mais elle est souvent localisée dans des zones portuaires ou la densité des navires et le nombre de manœuvres sont élevés.

3.3%
CO2 (2020)
15%
CO2 (2050)
Schéma représentant les composés émis par les navires (Mueller et al., 2011)

Aujourd’hui quelques progrès sont à apprécier comme la mise en place des zones SECA (pour Sulphur Emission Contrôle Area et NECA (pour Nytrogen Emission Contrôle Area). Ces zones de contrôles sont aux nombres de quatre sur le globe. Elles n’autorisent que les navires dont le taux de souffre des carburants utilisés est limités à 0,1% contre 3,5% ailleurs. La France voudrait créer une nouvelle zone SECA en Méditerranée où le trafic maritime est très dense et où la santé des populations est une préoccupation majeure (surtout en été quand le nombre de croisières explose). Cependant, il est très fastidieux de mettre en place ces zones.

Planisphère montrant les différentes zones de contrôle des émissions
Planisphère montrant les différentes zones de contrôle des émissions

Ainsi nous pouvons remarquer, grâce aux règlementations de l’IMO et à la mise en place de certaines zones géographiques de contrôle, que la réglementation cherche de plus en plus à réduire les émissions de polluants du trafic maritime. Cependant, de nombreux processus de contrôle d’émissions paraissent trop lents à se mettre en place. Par exemple, une dizaine d’années est nécessaire pour une zone NECA, ce qui parait trop long au regard de l’augmentation général du trafic mondial.

3. LES DONNEES ACTUELLES

En Europe, les émissions maritimes sont calculées suivant la méthodologie de l’Agence Européenne pour l’Environnement (EEA) afin d’extraire les données suivantes : objectifs de la mesure, types de navires, types de polluants, région géographique impliquée, méthodologie mise en œuvre pour compiler l’inventaire des émissions ainsi que les résultats obtenus. Ces résultats peuvent être obtenu à partir de plusieurs méthodes : l’approche descendante, ascendante et STEAM.

Inventaire d'émissions par litre de carburant consommés - article sur les émissions
Inventaire (d'émissions) par litre de carburant consommés, Coello et al 2014
(émissions des navires JEPS) Cartes avec la route des navires grâce aux données AIS

L’approche descendante consiste à connaître l’activité maritime générale pour en estimer la quantité de carburant utilisée. En connaissant les technologies motrices des navires, il est possible de remonter à l’émission du trafic. Cette méthode est assez simple et donne facilement des tendances d’évolution du trafic maritime dans une zone. Cependant, cette estimation ne permet pas de déterminer les causes à l’origine de ces émissions ou encore de déterminer les phases de marche les plus néfastes.

L’approche ascendante utilise des données dynamiques issues de paramètres évolutifs du navire (données AIS). Cette technique est plus fastidieuse, plus longue mais beaucoup plus concrète que la première. En traçant l’intégralité des navires dans un espace précis et en analysant leurs mouvements, on peut quantifier plus facilement le taux d’émissions. Cependant, la aussi, plusieurs inconvénients sont à noter. La méthode n’est réalisable qu’à petite échelle et les données prises en compte diffèrent parfois. Ainsi, il n’existe aujourd’hui pas précisément de méthode pour caractériser l’émission d’un navire en particulier.

4. Pourquoi vouloir réduire les émissions de polluant

Il faut bien comprendre que la grande majorité du FRET transite par voie maritime. Ce chiffre devrait tripler d’ici 2050. Or, comme pour tout type de moyen de transport à moteur à combustion rejetant des gaz à effet de serre, la transition écologique ne peut se faire sans penser aux géants des mers trop discrets. Mais le problème le plus alarmant ne concerne pas les gaz à effet de serre mais plutôt les autres types de polluants. On note les gaz précurseurs de polluant secondaire : les NOx et SOx et les rejets de particules primaires : PM10 et PM2.5. Certaines d’entre elles sont dangereuses pour la santé si la population est exposée en trop forte teneur.

La trop forte concentration en oxyde d’azote (NOx) entraine une augmentation de la formation d’ozone troposphérique (O3). Cette augmentation entraîne une durée de vie prolongé de méthane (CH4) et donc de la diminution de la quantité d’oxygène dans l’air. De plus, des simulations montrent que la quantité d’émission de particules NOx est directement proportionnelle à la quantité d’ozone. A l’échelle locale, on explique que la forte présence du transport maritime à l’abord des côtes est à l’origine d’une grande partie de la pollution des villes. Pour ce qui est du dioxyde de souffre, comme pour les oxydes d’azote, il entraine un déséquilibre au sein d’un écosystème et donc l’appauvrissement du milieu en oxygène.

Récapitulatif des teneurs maximales que peut supporter un humain

Récapitulatif des teneurs maximales que peut supporter un humain

Pour ce qui est des particules primaires émises par le transport maritime, on comptabilise plus de 60 000 décès prématurés liés à une trop forte exposition chaque année. Ce chiffre a augmenté de 40% en 6 ans. Ensuite, on a découvert que les particules dont le diamètre était un inférieur à 2.5 micromètres provoquait de nombreux problèmes respiratoires, des cancers et autres problèmes cardiaques. Par conséquent, le contrôle des émissions de NOx, de SO2 est primordial si l’on souhaite contrôler la qualité de l’air.

5. UNE NOUVELLE FACON DE PENSER

Après avoir été mis devant le fait accompli, de nombreux pays ont commencé à travailler très sérieusement sur le sujet du naval. Aujourd’hui, on retrouve de très nombreuses études en milieu portuaire : Californie, Shanghai, en mer Méditerranée, Hong Kong… L’émergence des zones de contrôle montrent tout de même la motivation de certains États à protéger les populations de cette menace, sans oublier l’ensembles des consensus, comme en mer Méditerranée, qui avance chaque année pour évaluer les dangers du trafic maritime.

Mais ce n’est pas tout, de nombreuses solutions dans la motorisation et énergie à bord voient le jour : électrification des navires marchands et touristiques au port (voire même depuis leur remorquage), limitation des vitesses à partir d’une certaine distance des côtes, appauvrissement des fuels lourds marins en souffre, technologie GNL, bateaux cargo à voile… Et les armateurs et compagnies de FRET commencent à repenser la circulation maritime.

Cependant il est encore trop tôt pour savoir exactement ce que rejette un navire. Malgré des inventaires de particules bien construits depuis plus de 20 ans et des techniques de mesures qui évoluent, nous rentrons tout juste dans une des plus grandes préoccupations mondiales. Enfin il faut plutôt féliciter les efforts qui sont mis en place pour découvrir ce monde inconnu (qui pourtant existe depuis des centenaires) plutôt que de le pointer du doigt sans en comprendre les enjeux.

A travers ces lignes nous avons pu introduire le fonctionnement du secteur maritime et les problématiques engendrées par ce dernier. Des problèmes qui peuvent nous concerner tous indirectement. Malheureusement le sujet semble encore trop complexe pour être expliqué brièvement laissant trop souvent place à une mauvaise compréhension des conclusions faites. En outre, il nous est conseillé de toujours vérifier les informations que nous partageons sur internet. Si le sujet nous intéresse tant, alors prenons le temps de le découvrir !

Auteur : Baptiste Lepleux, Directeur des Systèmes d’Informations

Junior ESTACA Paris Saclay