Qualité de l'air au niveau local

La question de la qualité de l'air est de plus-en-plus au cœur des préoccupations et elle est souvent citée comme une contrainte dans le développement des aéroports.

Contrairement aux nuisances sonores, qui sont généralement le fait de la circulation des avions autour des aéroports à trafic dense, il existe un certain nombre de facteurs d'émissions. Bien souvent, les répercussions de chaque source sur la qualité de l'air au niveau local ne sont pas bien connues ou comprises.

Parmi les principales sources de préoccupations aux abords des aéroports, citons les émissions de dioxyde de nitrogène (NO2), l'une des composantes de l'oxyde d'azote (NOx). Citons également les particules en suspension dans l'air, notamment celles dont le diamètre aérodynamique est inférieur à 10 µm (PM10) et inférieur à 2,5 µm (PM2.5), qui sont les niveaux de concentration à ne pas dépasser selon la directive de l'Union européenne et la loi en vigueur au Royaume-Uni. À ce titre, la combustion de kérosène par les moteurs d'avions est extrêmement efficace et provoque en grande partie l'émission de dioxyde de carbone et d'eau, auxquels s'ajoute des traces d'autres gaz et particules. Bien que les avions ont un effet sur la qualité de l'air au niveau local, les véhicules automobiles (en particulier ceux dotés d'un moteur diesel) sont une source d'émissions notable.

Contrairement au bruit, où les microphones peuvent mesurer les émissions sonores isolées, comme celles d'un avion au décollage, il n'en vas pas de même avec la mesure des émissions en continu car toutes les émissions de NOx sont quasi-identiques, indépendamment de l'endroit où elles ont été générées. Par conséquent, la modélisation a plutôt servi largement à définir les proportions d'émissions différentes.

British Airways a pris part à un certain nombre d'initiatives visant à favoriser la compréhension des émissions aériennes et la manière dont ces émissions sont modélisées. Nous participons à l'initiative PSDH (Project for the Sustainable Development of Heathrow), amorcée par le Ministère des transports du Royaume-Uni et, parallèlement, nous aidons l'OACI (Organisation de l'aviation civile internationale) à définir des recommandations visant à établir la modélisation des émissions aériennes afin d'évaluer la qualité de l'air à l'échelle locale. British Airways a également mené son propre exercice de modélisation en utilisant une évaluation prudente des informations enregistrées dans le cadre de l'exploitation aérienne, les niveaux et durées de la puissance ainsi que d'autres critères dans l'exploitation aérienne, tels que les émissions provoquées par le fonctionnement des moteurs au sol et les groupes auxiliaires de puissance. Les résultats de notre modélisation laissent à penser que moins de la moitié des émissions de NO2 à l'extérieur de l'aéroport, soit à l'endroit où les avions avaient le plus grand effet, étaient en réalité dues aux avions.

Pour corroborer les résultats et fournir des données pour vérifier le travail de modélisation, nous avons demandé à la société Netcen d'effectuer les mesures en utilisant des tubes de diffusion et un transect depuis l'aéroport jusqu'à une portion de l'autoroute M4, située à environ 1,9 km de l'aéroport. Au terme d'analyses qui ont duré trois années entières, les résultats ont semblé suggérer une rapide diminution de la teneur en CO2 à mesure de l'éloignement de la zone de l'aéroport, vers le nord. Une constatation qui va dans le sens de l'étude de modélisation effectuée plus tôt.

Prélèvements au terminal 4 à partir de tubes de diffusion

Nous avons présenté les résultats de nos analyses à un certain nombre de groupes intéressés et, conjointement aux mesures des niveaux de concentration autour de l'aéroport de Heathrow, effectuées par plusieurs organismes, nous les avons rendues publiques sur le site Heathrowairwatch. Il s'agit d'une initiative prise par un organisme regroupant les quatre autorités locales autour de l'aéroport de Heathrow, l'opérateur de l'aéroport, BAA Heathrow et British Airways.

Au même titre que la gestion des nuisances sonores, la gestion locale de la qualité de l'air aux abords des aéroports pourrait elle aussi faire l'objet d'une « approche équilibrée », bien qu'elle s'avère naturellement plus complexe. Afin de promouvoir cette idée, nous avons travaillé avec l'Association des compagnies aériennes européennes, rattachée à l'OACI.

Bien que toutes les sources devront s'intégrer à un processus, appliqué à l'exploitation aérienne, cela pourrait concerner les mêmes quatre éléments :

Les émissions aériennes proviennent surtout du fonctionnement des moteurs principaux d'avions. Les groupes auxiliaires de puissance sont souvent nécessaires pour fournir à l'avion l'alimentation électrique, pneumatique et hydraulique nécessaire, de même que pour les systèmes d'air conditionné (eux aussi produisent le même type d'émission mais dans une moindre mesure).

Les normes d'émissions s'appliquant aux nouveaux types d'aéronefs sont établis par l'OACI et figurent à l'annexe 16 du volume 2, l'une des annexes techniques de la Convention de l'aviation civile internationale (Chicago, 1944). La limite des émissions est définie pour quatre types d'émissions

La norme NOx a été revue et renforcée trois fois. Les nouvelles normes CAEP/6 s'appliqueront aux nouvelles certifications de catégorie à compter de 2008.

Niveaux de certification concernant les émissions de NOx pour les catégories de British Airways

Passer sous le seuil de puissance maximal pour effectuer un décollage est le meilleur moyen de réduire les émissions de NOx dans le cadre de l'exploitation aérienne, du moment que les conditions de sécurité sont réunies. British Airways recourt systématiquement à cette technique, mis à part lors du décollage d'un Boeing 747 la nuit à Heathrow et Gatwick, lorsqu'il est nécessaire d'exploiter toute la puissance pour passer sous le seuil du niveau sonore maximal autorisé.

L'approche en descente continue est également un excellent moyen de réduire la combustion de carburant et les émissions à faible niveau, un moyen utilisé autant que faire se peut.

La planification du terrain couvre une grande variété de mesures visant à réduire les effets des émissions aériennes aux abords des aéroports. Les solutions les plus efficaces à long terme sont apparentées à celles concernant les nuisances sonores mais, du fait que les émissions aériennes interviennent à proximité de l'aéroport, les effets se font beaucoup moins sentir.

Il existe plusieurs méthodes permettant de mesurer le niveau de dioxyde d'azote mais deux méthodes sont utilisées principalement : la mesure par chimiluminescence et la mesure en utilisant des tubes de diffusion.

Mesure par chimiluminescence : cette méthode permet de mesurer précisément et en continu un grand nombre de gaz, notamment du NO2. Les principaux inconvénients de cette méthode sont qu'elle nécessite de déployer un dispositif imposant, qu'elle est onéreuse et qu'elle nécessite une unité d'alimentation. Elle tire également parti du fait que, lorsque le NO réagit avec l'ozone pour produire du NO2, elle émet également une faible quantité de lumière. Celle-ci est mesurée dans un tube photomultiplicateur ou un appareil à semi-conducteurs et la valeur obtenue est proportionnelle à la teneur en NO dans l'échantillon de gaz.

Cette technique permet de mesurer la teneur totale en NOx en utilisant d'abord un catalyseur pour transformer les NOx en NO. En calculant la différence de concentration entre les NOx et les NO, on obtient la teneur en NO.₂.

Tubes de diffusion : une solution bien plus économique et facile à mettre en œuvre pour mesurer la teneur en NO₂ à de nombreux emplacements. Cette technique consiste en un petit tube (de la dimension d'un tube à essai) auquel on a placé, à l'une de ses extrémités, un tampon composé d'une matière₂ qui absorbe les NO. L'autre extrémité est ouverte pendant un temps d'exposition déterminé. La quantité de NO₂ absorbée est déterminée en ajoutant un réactif pour former un colorant azoïque. La densité optique de ce colorant est mesurée en laboratoire par spectrométrie pour déterminer la teneur moyenne en NO.₂

En fonction du laboratoire utilisé pour mener l'analyse, les résultats des tubes de diffusion NO₂ peuvent varier sensiblement. Pour cette raison, la pratique recommandée est d'utiliser trois tubes à chaque point de mesure et d'en regrouper un ensemble avec le dispositif de mesure en continu par chimiluminescence déjà en place. Cela permet ainsi de corriger les écarts en se référant aux résultats de la mesure en continu, les trois tubes permettant de déceler une anomalie.

Les tubes de diffusion dits « BTEX » permettent de mesurer les niveaux de concentration des composés organiques : benzène, toluène, étylbenzène et xylène. Lors des essais visant à déterminer la source des émissions de NO₂, pour mesurer la teneur en hydrocarbure, le benzène peut parfois servir d'indicateur, du fait que l'essence utilisée dans le moteur d'une voiture contient du benzène mais le diesel et le kérosène utilisés pour les avions n'en contient pas. En analysant le rapport benzène/NO₂, il est possible de déterminer la source d'émission de NO₂ .

Dans l'étude de mesure menée par British Airways, un ensemble de tubes de NO₂ a été regroupé avec le dispositif de mesure en continu par chimiluminescence (mesure LHR 2) à l'intérieur des limites de l'aéroport afin de déterminer les écarts éventuels avec les tubes de diffusion. En outre, sur la plupart des sites au nord de l'aéroport, on a ajouté aux tubes de diffusion de NO₂ des tubes BTEX. Les résultats de ces tubes, conjointement à ceux des tubes de NO₂, ont permis de déterminer l'emplacement où le trafic routier chargé d'essence avait eu un effet sur les niveaux de concentration en NO₂ localement.