Impact environnemental du transport routier

Cycle de vie d'une automobile.

Avant même son utilisation et d’émettre des gaz d’échappement pour une voiture fonctionnant à l’essence, au diesel ou de consommation d’électricité pour les voitures électriques, l’automobile aura déjà eu, comme tout produit manufacturé, un impact sur l'environnement, en énergie grise de par sa fabrication, par :

L’extraction des matières premières pour la fabrication de l’automobile :

• Métal pour la carrosserie, le moteur, les jantes, la batterie au plomb, etc. ;
• Combustible fossile, (pétrole) pour les éléments en plastique ;
• Combustible fossile, (pétrole ou latex) pour les pneumatiques ;
• Silicium pour les vitres et les rétroviseurs ;
• Argent, or, palladium, cuivre et indium, en particulier, pour les composants électroniques ;
• Pigment, liant, solvant, pour la peinture ;
• Hydrocarbure, dont le gaz : 1,1,1,2-tétrafluoroéthane, pour la climatisation.

Il faut également prendre en compte toutes les étapes de transports, qui sont source de pollution, qui va du transport des matières premières jusqu’aux usines de transformation des matières premières, puis le transport des produits transformés, jusqu’aux usines de fabrication des automobiles, et les transports des automobiles jusqu’aux lieux de ventes.

Rien qu’en France, la surface de quatre usines qui fabriquent des automobiles : Usine Renault de Flins, Usine PSA de Rennes, Usine PSA de Poissy, Usine PSA de Sochaux, représentent environ 2 000 terrains de foot. Toute usine, outre sa fabrication, a besoin de machines, d’outils, de mobiliers, d’ordinateurs, de papier, qui doivent eux-mêmes être fabriqués, transportés, entretenus et recyclés, ainsi que des besoins en électricité, chauffage, climatisation, eau, pour faire fonctionner l’usine. Parmi les principales étapes de fabrication d’une automobile, il y a : l’emboutissage, la tôlerie, la peinture, le montage (ajout du moteur, des sièges, pneus, boîte de vitesses, etc.).

Par ailleurs, le cobalt, extrait essentiellement au Congo et utilisé dans la fabrication des batteries, pourrait venir à manquer. Pour pallier le manque de métaux nécessaires aux voitures électriques, on envisage d'ores et déjà des mines dans les abysses[20], voire dans l'espace à un horizon plus lointain[21].

L’entretien d’une voiture est également source de pollution et d’énergie. L’entretien concerne notamment le remplacement de : la Batterie au plomb, (une batterie est hautement toxique), des pneumatiques, de l'huile moteur, du liquide des circuits de refroidissement et de freinage, du filtre à huile et des filtres à air, des balais d'essuie-glace, des plaquettes de frein, des ampoules. L’entretien concerne également le lavage de l'automobile et des produits de nettoyage qui y sont utilisés ainsi que le besoin d’électricité pour le passage de l’aspirateur.

Lorsque l’automobile a subi des dégâts à la suite d'un accident, il faut remplacer les parties endommagées. L'électronique dans l'automobile, est aussi une source de maintenance et réparation, voire de remplacements.

Automobile abandonnée.

Quand les automobiles ne sont pas abandonnées dans la nature ou dans des décharges de voitures comme c’est le cas dans certains pays qui n’ont pas une politique de recyclage des automobiles, et qui, par la décomposition des éléments toxiques de l'automobile, mettent en péril les sols et les nappes phréatiques, les automobiles subissent le recyclage d'une partie de ses éléments. Parmi les déchets dangereux, on trouve : batterie au plomb[22], huile moteur, filtre à huile, liquide de frein et liquide de refroidissement, fluides de climatisation, éléments pyrotechniques utilisés dans les coussins gonflables de sécurité (« airbags ») ou les prétensionneur de ceinture, pneumatiques, des pare-chocs, des pare-brise, des éléments de carrosserie[23].

La Sion, une voiture électrique annoncée, peut être chargée par branchement au réseau électrique et par ses cellules solaires.

Selon l'Agence internationale de l'énergie, en 2030, les voitures électriques devraient consommer un peu moins de 4 % de la production mondiale d'électricité[39], le parc de véhicules électriques étant encore faible[40].

Selon Science et Vie, 15 millions de véhicules électriques à l'horizon 2035 en France consommeront entre 40 et 48 TWh d'électricité par an[41]. Selon RTE, ce chiffre s'élève plutôt entre 34 et 38 TWh par an[42]. L'automobile-club allemand estime que la consommation annuelle de dix millions de voitures électriques s'élève à 30 TWh par an[43].

Un article publié en 2020 dans la revue Nature arrive à la conclusion que les véhicules électriques restent préférables du point de vue du climat avec le mix électrique actuel : sur la base de l'empreinte carbone actuelle de l'électricité, l'électrification du transport routier de passagers serait bénéfique du point de vue des émissions de gaz à effet de serre[44].

D'après The Shift Project, deux réseaux de borne de recharge sont à déployer. Un réseau « lent » sur les lieux d'habitation et de travail, et un réseau « rapide » le long des autoroutes et des routes nationales[45].

Selon Carbone 4, « Dans de très nombreux pays (mais pas en France), l’électrification du parc ne [ferait] que déplacer le problème, puisque l’on a indirectement recours au charbon et au gaz des centrales électriques au lieu d’une utilisation directe de pétrole[46]. » La France est citée comme une exception. Son électricité présente une faible empreinte carbone du fait de la part importante de l'énergie nucléaire dans le mix électrique[47].

Les batteries usagées pourraient être réutilisées à terre pour stocker de l'électricité, comme l'envisagent BMW, Bosch[48] et Renault-Nissan[49]. Selon Science et Vie, aucune filière de recyclage des batteries de voitures électriques n'existerait en France en 2022. L'enjeu autour des matériaux est pourtant très important. À partir de 2025, une filière devrait apparaître[50]. En réalité, au moins deux filières existent depuis 2011. Une usine de recyclage des batteries de véhicules électriques, lancée à titre expérimental en 2011 à Dieuze (Moselle) par Veolia et Renault, va passer au stade industriel avec des aides du « programme investissements d'avenir », passant de 1 000 tonnes recyclées en 2014 à 5 000 tonnes prévues en 2020[51]. La SNAM effectue dans son usine de Saint-Quentin-Fallavier près de Lyon la première étape du traitement des batteries usagées : elles sont portées à haute température dans des fours à pyrolyse afin d'en séparer les éléments, puis expédiées par camion dans la seconde usine de l'entreprise, à Viviez dans l'Aveyron, où les différentes matières sont extraites, séparées et récupérées. Le taux de récupération des matériaux atteint 98 %. L'activité a commencé en 2011 ; en 2017, environ 500 tonnes de batteries de véhicules électriques (30 000 batteries) et hybrides (170 000 batteries), contre 12 tonnes en 2012. Seuls 10 % des accumulateurs traités à Saint-Quentin-Fallavier sont issus de véhicules électrifiés[52].

La sixième méta-analyse du GIEC, parue en 2022, conclut que les véhicules électriques alimentés en électricité à bas carbone offrent le potentiel de décarbonisation le plus important pour les transports terrestres, en prenant en compte l'ensemble de leur cycle de vie. Les biocarburants durables pourraient apporter une atténuation supplémentaire à court et à moyen termes. L'hydrogène et l'essence synthétique pourraient également y contribuer, sous condition que leur mode de production soit améliorée et rentable, en ce qui concerne les poids lourds (ainsi que l'aviation et le transport maritime[53].

Le rapport précise que les politiques d'urbanisme (densité d'occupation du sol, organisation territoriale, connectivité et accessibilité) et d'incitation à changer de modes de transport permettraient de réduire les émissions de GES dans les pays développés et de les stabiliser dans les pays en développement. D'autres pistes à l'efficacité certaine sont l'investissement dans les transports urbains et interurbains, ainsi que dans les infrastructures de mobilités actives. La demande en transport terrestre de passagers et de fret peut être réduite par des changements systémiques tels le télétravail, la dématérialisation, la gestion de la chaîne logistique, le covoiturage et les mobilités intelligentes[54].

À l'origine des pics de pollutions, les oxydes d'azote sont directement dangereux pour la santé humaine[61] - [62]. Ils sont majoritairement émis par le secteur des transports, dont les véhicules automobiles. Ceci est particulièrement vrai pour les moteurs Diesel dont les pots catalytiques sont inopérants pour les NO_x de pots d'échappement. Les pots d'échappement libèrent ainsi dans l'air des radicaux peroxydés, en particulier de type peroxyacétyle, qui se combinent avec le NO₂ pour former du nitrate de peroxyacétyle (appartenant à une « famille de molécules mutagènes mises en cause dans la pollution acide » affectant les poumons, mais aussi impliqués dans les « pluies acides » dégradant les forêts). L'acétaldéhyde et l'acétone présents dans l'air sont des précurseurs photochimiques du nitrate de peroxyacétyle (PAN)[56]. Les nitrates, très solubles dans l'eau (et donc dans les eaux météoritiques) sont un puissant facteur d'eutrophisation de l'environnement.

Nombre de constructeurs dépassent les normes en matière de NO_x et de CO₂[63].

En Europe, l'Union européenne, les gouvernements et les constructeurs, contrairement au Japon, n'accordent pourtant pas à ce jour une importance prioritaire à ce polluant dans la lutte contre la pollution automobile, mais concentrent souvent leurs discours sur le CO₂ et le réchauffement climatique.

Le dioxyde d'azote est majoritairement issu du trafic routier[64]. En Europe, les villes les plus touchées en termes de mortalité par habitant causée par le dioxyde d'azote sont Madrid, Anvers, Turin et Paris ; à Paris, cette pollution est la cause de 7 % de la mortalité totale. Les villes les moins touchées se situent dans le nord de l'Europe, en Norvège, Suède et Finlande[65].

En mars 2023, l'ONG International Council on Clean Transportation (ICCT), qui a lancé en 2014 le scandale du dieselgate, publie un rapport dénonçant les niveaux d'émission de NOx excessifs de 70 à 100 % des véhicules diesel fabriqués avant 2017 (85 % des voitures diesel homologuées Euro 5 et 77 % des voitures Euro 6), soit 19 millions de véhicules en circulation dans l'Union européenne et le Royaume-Uni, et 3,3 millions en France. ICCT dénonce une désactivation des dispositifs antipollution des véhicules diesel, désormais jugée abusive par la jurisprudence[66].

La production de monoxyde de carbone (CO) par un moteur est due à une trop faible quantité d'air admis pour brûler l'essence injectée dans le cylindre avant la combustion. Le CO est un poison sanguin à faible dose, c'est principalement ce gaz qui provoque la mort lors des suicides par inhalation de gaz d'échappement. Il provoque migraines, vertiges, troubles de la vision et diminue l'oxygénation du sang. À forte concentration, il est mortel, d'où le danger de laisser tourner un moteur au ralenti dans un garage clos. Il est rapidement dilué puis dégradé en CO₂ dans l'atmosphère[67]. Un véhicule motorisé moderne aux normes, bien réglé et bien utilisé ne produit que d'infimes quantités de CO par kilomètre parcouru. Les systèmes d'échappement catalytiques ont beaucoup réduit ces émissions, mais contrairement à une idée répandue, ils ne stockent pas de particules de carbone, ni ne fonctionnent à froid (au démarrage) : il leur faut du temps pour « chauffer » et ainsi activer la catalysation.
De plus, avec le temps des particules de métaux lourds du groupe du platine (les catalyseurs) se détachent de leur support, et sont perdus en quantité significative[68] - [69] avec les gaz d'échappement au fur et à mesure que les pots catalytiques vieillissent, ou quand les voitures roulent sur de mauvaises routes[70] - [71] - [72] - [73] - [74] - [75] - [76] - [77].

Les véhicules émettent des particules en suspension (PM) qui sont essentiellement des hydrocarbures imbrûlés (HC). Ces particules sont classées selon leur diamètre ; des suies aux nanoparticules par ordre décroissant.

Les moteurs Diesel émettent des particules d'imbrûlés (suies et particules plus fines), source de maladies respiratoires et de cancer selon des études épidémiologiques[55] - [78]. Les gaz d'échappement des moteurs Diesel sont désormais classés parmi les cancérogènes certains pour les humains par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC/IARC), l'agence pour le cancer de l'Organisation mondiale de la santé[79]. Diminuer la dépendance à l'automobile serait aussi un moyen d'améliorer la santé et le climat, rappelle l'OMS en 2009[80].

Les imbrûlés provoquent chez l'humain, des affections des voies respiratoires et des allergies. Ils sont les autres précurseurs à la formation de l'ozone. En tant qu'hydrocarbures jouant le rôle de solvant, ils peuvent faciliter le transport d'autres polluants vers le sang à travers les poumons.

Les émissions de suies ont été grandement réduites grâce aux injecteurs à haute pression et aux filtres à particules. Ces derniers ont obligé à mettre sur le marché du gazole contenant moins de soufre, ce qui a diminué la pollution acide. Une amélioration serait d'y ajouter du carburant synthétique comme pour l'Audi R10.

Enfin, si l'attention s'est focalisée jusqu'ici sur les moteurs Diesel, les nouveaux moteurs à essence à injection directe devront être scrutés de près. L'injection directe permet de réduire la consommation et, partant, les émissions de CO₂. Mais ces nouveaux moteurs à essence pourraient rejeter jusqu'à 1 000 fois plus de particules fines que les moteurs à essence habituels[81].

Le plomb de l'essence permettait d'augmenter le taux de compression, par élévation de l'indice d'octane, et il améliorait la lubrification du moteur. Trop toxique, il a été remplacé par des additifs contenant du benzène. Celui-ci n'est normalement pas rejeté après la combustion. Il est en revanche volatil lorsqu'il est exposé à l'air, comme pendant l'approvisionnement à la pompe.

Les transports routiers en général sont de loin les plus gros émetteurs de benzène, et on a constaté en Europe un lien direct entre la baisse de la teneur maximale en benzène dans les carburants (divisée par deux en 2000) et une baisse de la concentration de fond de benzène dans l'atmosphère[82].

Bien que cancérigène et mutagène, il est réputé présenter un risque négligeable pour l'automobiliste. Il augmente cependant le risque de cancer pour les travailleurs de l'industrie pétrolière, les pompistes et les personnes vivant au voisinage des stations-service.

Dans les pays où le taux de soufre des carburants est peu ou pas limité, le dioxyde de soufre est l'un des principaux responsables des pluies acides.

La pollution au plomb est en forte réduction dans les pays riches et dans tous les pays où le plomb est interdit dans l'essence. Néanmoins le plomb n'est ni biodégradable, ni dégradable ; il faut environ 20 ans pour l'éliminer de l'organisme (voir article saturnisme) ; et les séquelles neurologiques du saturnisme chez l'enfant peuvent perdurer toute la vie de l'individu. Dans les années 1970, on le retrouvait de même que du cadmium, du zinc et du nickel notamment dans les vers de terre vivant en bord de route[83].

En 1996, dans les pays et régions où l'adjonction de plomb dans l'essence n'était toujours pas interdite, une large proportion (entre 65 et 99 % des enfants vivant des zones à risque, et environ 50 % même parmi ceux moins exposés) étaient intoxiqués au plomb de manière chronique[84]. L'introduction de l'essence sans plomb dans les pays développés s'est en effet rapidement traduite par une diminution environ de moitié de la plombémie chez les adultes citadins, pourtant moins sensibles à l'absorption de plomb que les enfants[85]. En 2018, seuls trois pays avaient encore recours à de l'essence comportant du plomb : l'Algérie, l'Irak et le Yémen[86].

De l'amiante et des fibres d'une nature proche sont présentes dans les poussières routières. Ces fibres toxiques par inhalation et ingestion ont trois origines principales :

• les plaquettes de freins, qui libèrent en s'usant des fibres d'amiante. Elles ont été interdites en France dans les années 1990[87] - [88], mais pas dans d'autres pays comme le Canada[89]) ;
• l'asphalte, dans lequel l'amiante a couramment été ajouté (à hauteur de 1 % de son poids) durant plusieurs décennies (de 1975 à 1995 en France). Après l'interdiction de l'amiante comme composant de l'enrobé routier, on a découvert que divers graviers (issus de roches amphiboles) libèrent aussi (sous l'effet de contraintes mécaniques) des fragments fibreux dits « fragments de clivage » aux mêmes caractéristiques que l'amiante et qui selon l'ANSES (1995) pourraient poser des problèmes. Ces fibres peuvent participer à la pollution routière et poser problème lors des rénovations routières[90] ;
• le fibrociment, là où il a été utilisé ou quand il a été déposé parmi des gravats (sur les bas-côté par exemple)[88].

Le contrôle de leurs émissions n'est pas obligatoire pour l'homologation des véhicules en Europe[91] :

• 32 hydrocarbures individuels ;
• aldéhydes et cétones ;
• protoxyde d'azote N₂O (un gaz peu toxique, mais un puissant gaz à effet de serre qui contribue par ailleurs à la dégradation de la couche d'ozone) ;
• sulfates ;
• fraction organique soluble ;
• HAP particulaires ;
• mesure granulométrique des particules dans les aérosols des gaz d’échappement.

Les directives et normes européennes[96] - [97] - [98] impose aux véhicules léger un test dit Extra urban driving cycle (UEDC) qui a été ajouté après le quatrième cycle urbain ECE pour tester le véhicule à une vitesse plus élevée que celle autorisée en ville. Mais la vitesse maximale du cycle UEDC imposée par le test n'est que de 120 km/h (alors que 130 km/h sont autorisés sur autoroutes en France et bien plus sur certaines autoroutes allemandes).

Les véhicules motorisés, pour être homologués au regard des normes européennes de limitation de la pollution, sont testés sur bancs en conditions presque optimales, et leurs performances en conditions réelles[99] et notamment en conditions inhabituelles et plus encore en condition ou dégradées ne sont pas affichées par les fabricants. Par exemple, bien que l'UTAC soit en France équipée pour tester des véhicules en chambre climatique à des températures externes variant de -20 à +40 °C[100], pour l'homologation officielle, le véhicule doit être à une température de 20 à 30 °C au démarrage[100] (ce qui est très éloigné des conditions hivernales des régions froides ou tempérées). Durant les essais pour homologation, la climatisation du véhicule ne doit pas fonctionner (or, on l'utilise de plus en plus), et ce dernier ne doit pas être testé en condition difficile telles que fortes pentes ou grand froid[100] ou forte chaleur (conditions pourtant fréquentes dans une partie significatives de l'Europe, et lors des migrations estivales, en hiver vers la montagne et en été vers la mer) ; pour des raisons de standardisation et simplification, la norme européenne impose qu'avant l'essai, le véhicule ait séjourné dans un local où la température reste sensiblement constante entre +20 et +30 °C. Ce conditionnement doit durer au moins six heures et il est poursuivi jusqu'à ce que la température de l'huile du moteur et celle du liquide de refroidissement (s'il existe) soit à ± 2 °C de celle du local. Ces essais ne sont pas représentatifs de ce qui se passe en période de canicule[100] où les véhicules sont souvent de plus surchargés lors des départs et retours estivaliers. Le test d'homologation impose que le véhicule ne soit pas chargé ni en situation de traction (par exemple d'une caravane), alors que des études ont clairement montré que le poids du véhicule influait considérablement sur ses émissions[94]). Et les seuls équipements en service dans le véhicule doivent être uniquement ceux qui sont nécessaires au fonctionnement du véhicule pour l'exécution de l' essai normalisé européen (utilisé pour homologuer tout véhicule depuis 1997...).

Un nouveau règlement européen entrera en vigueur le 1^er septembre 2020, réformant le contrôle des émissions polluantes des véhicules mis sur le marché de l'Union européenne ; renforçant les contrôles et leur indépendances et permettant à la Commission d'exercer des contrôles et de sanctionner les constructeurs (indépendamment des États-membres) par exemple en déclenchant des rappels à l’échelle de l’UE et en distribuant des amendes allant jusqu’à 30 000 € par voiture, en cas de violation de la législation. Les constructeurs devront fournir un accès aux protocoles des logiciels de la voiture. Le nouveau test en laboratoire procédure d'essai mondiale harmonisée pour les voitures particulières et véhicules utilitaires légers (WLTP) remplacera le nouveau cycle européen de conduite (NEDC) utilisé depuis 1973. Un forum dirigé par la Commission veillera à la mise en œuvre de ces règlementations[101].

Les tests ne prennent pas en compte les émissions de particules lors du « nettoyage automatique » des filtres dits « à régénération », dont plus de 45 millions de voitures Diesel sont équipées en Europe. Ce nettoyage est indispensable pour éviter leur encrassement ; il s’enclenche automatiquement environ tous les 480 kilomètres. Une étude publiée en janvier 2020 par la Fédération européenne pour le transport et l'environnement révèle, lors de cette phase de nettoyage des filtres, des émissions de particules jusqu’à 1 000 fois supérieures à la normale, qui peuvent s’étaler sur 15 kilomètres. Ces émissions n'étant pas prises en compte par les tests d’homologation, 60 à 99 % des émissions de particules réglementées sont en réalité ignorées par les tests officiels[102] - [103].

Jusqu'au début des années 2000, les comportements polluants des moteurs et l'efficacité relative des pots catalytiques étaient de mieux en mieux connus des autorités, mais uniquement en conditions standardisées de laboratoire ou de banc d'essai. Ils l'étaient moins bien en conditions réelles de conduite urbaine, et moins encore en conditions d'effort pour les moteurs (monter une pente, ou la descendre avec frein moteur par exemple). Faute de données scientifiquement étayées publiées par les constructeurs automobiles et faute d'études indépendantes, d'importantes incertitudes persistaient encore au début des années 2000 à ce sujet[104].

Des chercheurs de l'université de Californie à Berkeley ont donc profité d'un long double tunnel autoroutier californien à 4 % de pente, où la vitesse diminue naturellement aux heures de pointe. Ils y ont mesuré en continu les émissions de CO, NOx et hydrocarbures non méthaniques (NMHC en anglais) des automobiles, pour les étudier au regard de deux facteurs, la vitesse et la puissance demandée au moteur, et selon que les voitures montaient ou descendaient la pente (en Californie où est situé ce tunnel, les pots catalytiques sont obligatoires depuis 1975). Les résultats ont confirmé que les tests d'homologation pouvaient assez fortement sous-estimer les émissions des véhicules en condition réelles[104] :

• pour les émissions de CO : dans le sens de la descente, elles varient de 16 à 34 grammes de CO par litre d'essence consommé, mais elles doublent dans la montée (27 à 75 g L⁻¹). À vitesse modérée, descendre ou grimer la pente se traduist par une émission de CO comparable. Le doublement d’émission de CO dans la montée n’apparait que pour les véhicules roulant vite. Ces résultats sont inattendus car la montée se fait avec un moteur sollicité à régime moyen[104]. Or, lors des tests d'homologation et de certification des émissions, tels qu’imposés aux États-Unis ou en Europe (sur banc d'essai à rouleaux, en conditions dites de « cycle urbain »), un moteur tournant à régime modéré émet bien moins de CO que ce qui est constaté dans lors de l'expérience ;
• Pour les émissions de NOx : contrairement aux observations faites pour le CO, la teneur en NOx des gaz d'échappement augmente dans la montée, même à bas régime du moteur (par rapport à la conduite en descente). Les émissions de NOx augmentent plus fortement avec la vitesse du véhicule quand celui-ci monte, mais pas aussi fortement que n’augmente le taux de CO[104] ;
• dans le sens de la montée, les émissions de CO et de NOx sont à la fois fonctions de la vitesse du véhicule et de la puissance spécifique. Aucun de ces deux paramètres (vitesse et puissance) n'est à lui seul prédictif des émissions[104] ;
• dans le sens de la descente (où se manifeste l’effet frein moteur), contrairement à ce qui se passe pour le CO et le NOx (selon cette étude) et contrairement aux résultats rapportés pour les NMHC antérieurement par Pierson et al.[105], les émissions de NMHC par unité de carburant consommé dans la descente sont dans le tunnel plus de trois fois plus élevées que les émissions de NMHC des véhicules gravissant la pente[104] ;
• l'unité de mesure considérée pour les indicateurs a une importance : en périodes de pointe, les taux d'émission de CO et NOx varient plus selon les conditions de conduite du véhicule quand ils sont exprimés par unité de distance parcourue, plutôt que par unité de combustible brûlé. Inversement, les taux normalisés d'émissions de HCNM par rapport à la distance parcourue sont à peu près constants dans la montée comme dans la descente[104].

Une conduite économe et une circulation bien régulée[106] permet de diminuer les émissions unitaires (et la consommation de carburant)[107].

Au début de l'apparition de l'automobile (ici à Cairns, en 1900), la plupart des routes étaient encore des chemins de terre damés ou empierrés. La circulation était rare et ces voies avaient probablement peu d'impact en matière de fragmentation écologique.

Route transeuropéenne E20 (ici au Danemark), très circulante et facteur de fragmentation écopaysagère

Les chantiers modernes ont un impact profond sur le sol et le sous-sol et sur les nappes superficielles

Construction autoroutière (en Allemagne). La technique du déblai/remblai est facteur d'un morcellement supplémentaire d'une nature qui était ici relativement bien conservée.

Le passage en tunnel ou viaduc permet de conserver des continuums écopaysagers et de préserver certains corridors biologiques

Le viaduc est coûteux, a un impact visuel important, mais il conserve presque aussi bien que le tunnel la continuité écologique des territoires, dont ici la rivière, sa ripisylve et les corridors forestiers (A2, Autriche, 2005).

Le tunnel, mieux que la tranchée couverte permet de conserver des zones de paysages intactes, mais il est plus cher à construire, à entretenir, et plus dangereux, qu'une simple route.

Des néo-milieux, tel ce talus, accueillent parfois des espèces pionnières devenues rares ou des orchidées. Une espèce de plante sur deux peut en France être trouvée sur des bords de routes. Une gestion différenciée peut les favoriser.

Malgré des efforts de paysagement et renaturation, bretelles et voies secondaires contribuent encore à fragmenter le continuum écopaysager (Allemagne, juin 2005).

La construction des réseaux routiers a de nombreux impacts sur les espèces et leurs habitats :

• consommation d'espace par les carrières de granulats et le transport de matériaux, puis destruction d'habitats par l'occupation de l'espace routier, les terrassements, le drainage, ou par modifications induites de l'usage du sol (remembrements, délocalisation d'activités) ;
• consommation d'énergie fossile l'enrobé est composé de 4 à 6 % de bitume dont la fabrication nécessite un chauffage à 140 °C à 170 °C (700 MJ/tonne, selon l'USIRF) : 1 km d'autoroute 2 × 2 voies couverte d'un enrobé de 20 cm (moyenne basse) consomme 35 tonnes de bitume et 10,8 tonnes d'équivalent pétrole pour sa fabrication. On teste depuis peu pour les enrobés un liant végétal et un enrobé utilisable à moindre température, consommant 20 à 25 % d'énergie en moins ;
• dégradation du milieu par les pollutions induites (par la fabrication de l'infrastructure, puis à cause du trafic routier, et aussi par l'usage des herbicides et du salage ou encore lors de chantier de réparation et entretien ou encore à la suite de pollutions accidentelles) ;
• mortalité de la faune : écrasée ou blessée par collision avec les véhicules ; en France, on dénombre environ 23 500 collisions graves par an avec de grands ongulés (« toutes voies et espèces confondues »), ce phénomène augmentant avec le nombre de grands ongulés : le nombre d'accident est ainsi passé en France d'environ 3 700 collisions au recensement de 1984-1986 à 23 500 collisions par an selon les chiffres disponibles en 2008 (soit environ six fois plus, taux corrélé à celui de l'augmentation des populations de cervidés) pour un coût qui atteindrait 115 à 180 millions d’euros vers 2005[109] ;
• mortalité animale par prédation augmentée en bordure des axes routiers par « effet-lisière » ou « effet de bordure » : un des effets de la fragmentation écologique, les lisières artificielles et bordures dégagées de routes favorisant la circulation et l'« efficacité » de certains prédateurs, tout en augmentant la vulnérabilité de leurs proies[110] - [111] - [112] ;
• Modifications microclimatiques au-dessus et en bordure des routes ;
• Pollution lumineuse portant atteinte à la biodiversité en troublant les rythmes chronobiologiques fondamentaux synchronisés par l'alternance jour/nuit. De plus, l'éclairage routier est un piège mortel pour certaines espèces ou, au contraire, il repousse les espèces « lumifuges ».

L'impact sur la biodiversité vient surtout de la perte d'intégrité écopaysagère induite par la fragmentation croissante du paysage. Ce morcellement est un phénomène récent et nouveau dans l'histoire planétaire du vivant. Ses effets sont complexes et incertains sur le moyen et long termes, mais on observe déjà, entre autres, des effets de « barrières écologique », d'insularisation écopaysagère (diminution de la taille et du nombre des « taches » de nature, et augmentation des distances entre ces « taches »), etc. au détriment de la diversité biologique.

Alors que les bermes routières (et les déplacements humains et de véhicules) favorisent la diffusion de quelques espèces ubiquistes invasives (Renouée du Japon, colza, éventuellement transgéniques par exemple, en Europe), la plus grande partie de la faune et une partie de la flore subissent un appauvrissement génétique ou finit par disparaître en raison de l'insularisation écologique induite par les routes et l'agriculture. On observe une diminution des espèces rares, endémiques ou spécifiques à un milieu au profit d'espèces communes, ubiquistes ou devenant invasives.

Une route et son fond-de-couche constituent une barrière infranchissable pour la quasi-totalité de la faune, y compris souvent pour des espèces capables de voler, et plus encore pour les organismes du sol, car elle modifie très localement mais fortement certaines conditions du milieu telles que température, hygrométrie, luminosité, exposition au vent et aux prédateurs, nature du sol, etc.

La circulation perturbe la faune riveraine et les migrations d'autres espèces que les oiseaux. Le bruit (dont ultra- et infrasons inaudibles pour l'humain), les vibrations, les odeurs ou l'éclairage piègent, alertent ou font fuir de nombreuses espèces parmi les reptiles, les amphibiens, les chauves-souris, etc. Pour les animaux qui osent traverser les routes, la mortalité par collisions est également un facteur important de perte de biodiversité[113] - [114]. Selon Reporterre, les mesures de compensation écologique mises en place lors de grands travaux ne sont pas satisfaisantes : « dans 80 % des cas, les mesures de compensation ne permettent pas d’éviter une perte de biodiversité »[115].

Des études en laboratoire ont montré que même les « vapeurs d'essence sans plomb nuisent à la capacité des abeilles à apprendre et à se souvenir de l'odeur des fleurs intéressantes ». Quant au diésel, ses fumées « altèrent directement l'odeur des fleurs, rendant ainsi plus difficile le repérage de celles que les abeilles préfèrent »[116].

Le goudron frais présente une toxicité intrinsèque. En particulier, il émet des HAP soupçonnés d'être cancérigènes et/ou mutagènes.

Les routes et aires de stationnement occupent maintenant dans les pays développés une part considérable du territoire. Par exemple pour les seuls États-Unis, cette surface équivaut à la moitié de la surface de l'Italie. En France, les routes et parkings couvrent 17 000 km²[117].

L'air ambiant est chargé en microplastiques, constamment alimenté par l'usure des pneus automobiles[118] - [119] - [Note 2], les fibres textiles synthétiques[120] et les freins[121] - [122]. Les nanoplastiques peuvent parcourir des milliers de kilomètres[123]. En raison de leur poids élevé, les voitures électriques présentent une usure des pneus globalement plus élevée que celle des voitures thermiques. En revanche, le recours au freinage régénératif limite leur usure des freins[124] - [125]. Dans l'Ouest des États-Unis, 84 % des microplastiques proviennent des routes[126].

Les signalisations peintes sur le bitume, telles que ligne continue, ligne discontinue, ligne continue d'arrêt, ligne discontinue de « Cédez le passage », passages piéton, flèches, place de parc , etc. sont sujettes à l'usure et doivent être repeintes régulièrement.

Cela a plusieurs conséquences environnementales :

• imperméabilisation : cette surface bitumée laisse ruisseler des eaux qui se chargent de divers polluants (dont de nombreux métaux et les sels de déneigement)[127] - [128].
  Dans les pays riches, des bassins de rétention et des bassins d'orage accumulent ou pré-traitent les eaux très polluées qui peuvent y décanter avant de rejoindre le réseau hydraulique, mais l'eau ainsi interceptée n'alimente plus la nappe, contribuant aux inondations. Dans les pays pauvres, les eaux polluées gagnent généralement directement les nappes, marais, cours d'eau ou puits.
  Une partie des polluants passe néanmoins dans l'air (benzène, microparticules) mais retombe (en grande partie à 25–30 m du bord de route) et s'infiltre en partie dans le sol (métaux lourds) ou ruisselle avec l'eau pluviale ;
• albédo et microclimat : au soleil, le bitume noir diminue très fortement l'albédo du sol ; le goudron et la route accumulent de la chaleur, qu'ils restituent la nuit, contribuant à produire un microclimat de type aride, qui renforce la barrière écologique que sont les routes pour la microfaune, hormis pour quelques espèces (salamandres après la pluie ou reptiles) qui sont attirés par la route pour s'y réchauffer, ce qui les rend plus vulnérables encore à la mortalité animale due aux véhicules ;
• pollutions : notamment lors des accidents, divers fluides (huiles, carburants, contenus de batteries, antigel, liquide de frein, mercure de contacteurs, etc.) s'infiltrent et polluent peu à peu et parfois gravement le sol et les nappes phréatiques. Lors d'incendie de véhicules ou de pneus, le goudron peut aussi brûler en émettant une fumée noire a priori toxique. Une réduction de certains risques serait possible par le remplacement par des systèmes électriques, une récupération de l'énergie dans un circuit de vapeur ou une meilleure efficacité et des produits moins toxiques. Le sous-sol des stations essences en fin de vie est généralement pollué. Ils peuvent en France à ce titre être intégrés dans les bases de données relatives aux sols pollués (Basias et Basol). L'introduction de nouvelles entités dans l'environnement, en particulier des plastiques, constitue une limite planétaire désormais franchie[129].

Par leurs effets induits, les infrastructures routières bouleversent les paysages. Les routes sont en effet souvent suivies de remembrements ou encouragent une intensification de l'agriculture, la périurbanisation ou l'exode rural, conduisant à une artificialisation croissante du territoire, au détriment des écosystèmes ou agrosystèmes traditionnels.

Ce phénomène est constaté jusque dans les forêts tropicales, où les routes présentées comme moyens de désenclavement et de développement sont sources d'accélération de la destruction des forêts. Au Brésil, la BR-136 de 1 770 km est surnommée « autoroute du Soja ». Les scieries s'y sont alignées au fur et à mesure que les grands et petits propriétaires ou des occupants illégaux coupaient la forêt en repoussant les populations amérindiennes au profit de monocultures de soja. Ainsi, 80 % des déboisements amazoniens ont lieu à moins de 50 km d'une route. Les conséquences des routes sont encore plus destructrices que les routes elles-mêmes. La forêt de Guyane a sans doute été protégée par le fait que longtemps elle n'a eu qu'une seule route côtière (RN1) et aucun grand port. Elle dispose maintenant d'un axe routier transamazonien Est-Ouest (RN2).

La construction et l'entretien des routes, même avec la technique de déblais/remblais, consomme des matériaux pour leur sous-couche (déchets toxiques plus ou moins bien inertés), des granulats, des dérivés du pétrole (bitume, carburant, pesticides…), de la chaux hydraulique et/ou du ciment comme liant pour la couche roulante, les ouvrages d'art, etc.

Leur production, leur transport et leur mise en œuvre par des engins lourds, le terrassement et la pose des couches consomment de grandes quantités d’énergie et émettent des polluants dans l’air, les eaux et les sols et génèrent des déchets (pour partie valorisables et plus ou moins valorisés). Des accords, décrets ou dérogations permettent à certaines industries (métallurgie, incinérateurs et centrales thermiques en particulier) de recycler certains déchets (stériles, crasses, mâchefers, cendres..) sous ou dans les routes, avec parfois certaines prescriptions (produits inertés, hors des zones inondables, humides ou habitées). En France, l'immense majorité des mâchefers est valorisée sous forme de matière, soit directement, soit le plus souvent après maturation[130] ; ils sont majoritairement utilisés en technique routière comme sous-couche routière ou remblais de tranchée, évitant ainsi l'usage de granulat vierge. La Suisse interdit l'utilisation des mâchefers dans la construction routière[131].

Chaque kilomètre d'autoroute nécessite entre 20 000 et 30 000 tonnes de sable, alors même que ce matériau vient à manquer[132].

Les infrastructures routières sont le plus souvent imperméables. Le dessous des routes modernes est damé est stabilisé par mélange de terre et de chaux et ciment, constituant une épaisse semelle presque aussi dure que du béton. La route et sa semelle interrompent donc l'infiltration de l'eau vers les nappes et parfois la circulation horizontale des eaux de ruissellement mais aussi de la nappe superficielle. L'eau est de plus polluée dans son parcours sur les routes et à leurs abords, dont par le sel et le plomb relictuel de l'époque où l'essence était riche en plomb.

Les routes ont souvent fait l'objet de terrassements, accompagnés d'un drainage et de la création de fossés qui ont aussi modifié l'hydraulique naturelle ou antérieure des sites concernés, ainsi que les flux amont-aval. Les routes ont souvent exacerbé les inondations et sécheresses. Certaines routes ou la déforestation qu'elles ont imposée ou permise sont responsables de coulées de boues, d'effondrements ou de glissements de terrain. Les franchissements de cours d’eau se calibraient autrefois sur la crue centennale, mais les pratiques agricoles et peut-être les changements climatiques ont exacerbé la fréquence et la gravité des crues auxquelles les routes et ponts ne résistent pas toujours.

En Amazonie et sur le plateau des Guyanes, le sol contient souvent et naturellement plus de mercure que la moyenne des sols tempérés. En saison des pluies, les routes latéritiques produisent de la boue, et en saison sèche beaucoup de poussière.

Les bas-côtés utilisés par les piétons, vélos, animaux sont en zone tropicale souvent également poussiéreux.

Sur sol poudreux et sec, même la traction animale est source d'envols significatifs de poussière.

Ici, en Gambie, en saison sèche les arbres sont rougis par la poussières latéritique jusqu’à plus de 5 mètres de hauteur (South river street, Gambie).

Une étude a estimé en France qu'une autoroute de taille moyenne (autoroute A11 à Nantes, soit 25 000 véhicules par jour) produisait environ une tonne de matières en suspension par kilomètre et par an (1 km d'autoroute = 2 ha), dont 25 kg d'hydrocarbures, 4 kg de zinc, 0,5 kg de plomb[133]. Le sablage et salage représentent un apport de matière de 5 à 10 t/km[133]. Une partie des polluants aériens sont retrouvés dans les eaux d'assainissement pluviales[134].

Dans les pays ou régions du monde où les voies ne sont pas asphaltées, les pistes sont de terre damée, empierrées ou recouvertes de gravillon. Elles sont souvent drainées par des fossés ou surélevées pour échapper aux effets des pluies. Le passage de véhicules fréquemment surchargés y défonce le sol, provoquant dès qu’il fait sec d'incessants envols de poussières. Ces envols de poussières sont bien plus important que ceux causés par le transport traditionnel (marche, traction animale, pirogue…). En zone de forêt tropicale et équatoriale humides, les routes sont presque toujours les axes qui permettent la déforestation et l'exportation des produits cultivés (ou élevés) sur des sols souvent fragiles et sensibles à l'érosion.

Plusieurs effets inattendus de ce phénomène sont apparus, dont peut-être une contribution à la disparition des coraux : Ces derniers peuvent localement souffrir des retombées de poussières provenant des routes constituées de coraux morts concassés, mais aussi des retombées d'énormes quantités de poussières mises en suspension dans l'air à partir de l'Afrique saharienne et sub-saharienne ensuite transportées par les vents et qui retombent en mer très loin de leur source. Cette poussière peut modifier la turbidité de l'eau et inhiber le développement du corail en provoquant une maladie dite Maladie de la bande noire[135]. Aux Caraïbes et en Floride, les récifs coralliens meurent en lien avec ces aérosols (fig. 11.4 du Guide de Beucher[135]).

Des études ont aussi corrélé les envols massifs de poussières de zones arides et certaines épidémies, dont de méningite survenues au Sahel (Thomson, 2006 837). Ainsi, aux Caraïbes, 30 % environ des bactéries trouvées dans les aérosols désertiques peuvent communiquer une maladie aux plantes, animaux ou humains[135]. Le nombre d'asthmatiques sur les îles Barbades a été multiplié par 17 de 1973 à 2010, et les marées rouges observées au large de la Floride sont également corrélés avec de forts taux d'aérosols[135]. La voiture n'est pas directement à l'origine de cette poussière, mais les routes sont des axes majeurs de pénétration et d'exploitation de milieux autrefois extensivement utilisés par les humains. C'est autour des routes et à partir d'elles que les déboisements se font, par le feu notamment, puis cultures sur brûlis, source de fumées, envols de cendres puis de poussière à partir des sols dégradés.

Ailleurs, la route, et les véhicules motorisés qu’elle supporte, sont une source locale — à la fois directe et indirecte — d’empoussièrement de l’air. Ceci est notamment vrai dans les pays où les routes sont peu goudronnées, mais pas uniquement. Les grandes villes dépensent des sommes considérables pour le nettoyage des surfaces supportant le trafic de véhicules et de leurs abords parfois (balayeuses, arroseuses, machines à aspirer, balayeurs, etc.).

Les poussières d’origine routière forment dans l’air un mélange complexe de particules métalliques, minérales et biologiques, toxiques et pathogènes pour certaines. Les parts respectives de ces produits et leur composition varient selon les contextes, de même que la taille des particules.

La poussière routière contient :

• des particules métalliques (rouille, fragments métalliques, traces de nombreux métaux (notamment dans les zones industrielles et urbaines)[136] ;
• des particules minérales : la part minérale comprend des poussières et particules apportées par le vent, perdues par des camions non bâchés ou provenant des bas-côtés, dont une fraction de micro- ou nanoparticules particules minérales. Ces dernières proviennent notamment de la dégradation du substrat routier (usure due au roulement) ou des bas-côtés, mais aussi de l’usure des pneus[137] - [138] - [139] et des garnitures de freins ou d’autres pièces mobiles des véhicules[121] ;
• des hydrocarbures et corps gras perdus par les moteurs ;
• des suies contenant aussi des hydrocarbures et métaux perdus par les pots d’échappement. Les suies contiennent habituellement du noir de carbone et environ 50 % d’ hydrocarbures (HAP) et traces de métaux ;
• une charge minérale provenant de l'environnement et de l'usure du substrat routier. Quand ce dernier est très dégradé et qu'on a utilisé utilisé des centres d'incinération, de centrales à charbon ou des déchets métallurgiques dans le fond de couche routière, les poussières sont susceptibles de contenir des métaux lourds et divers polluants (organochlorés par exemple). En montagne ou dans les pays froids, les pneus cloutés ou garnis de chaîne dégradent la couche superficielle des routes, parkings, etc. contribuant à l'empoussièrement estival des routes. En ville, de très nombreux fragments de verre cassé peuvent s'accumuler dans les anfractuosité de la route et être remobilisés lors des tempêtes ou de certaines formes de nettoyage (souffleuses notamment) ;

Une partie de cette poussière est soulevée et régulièrement remises en suspension par les turbulences induites par les véhicules[140] - [141] ou par le vent lorsqu’il est important et que la route est sèche.

Partout où les véhicules sont nombreux et où les routes ne sont pas asphaltées, l’empoussièrement dû à la dégradation des chaussées et à la circulation peut être important. À titre d'exemple, une étude scientifique conduite à Hyderabad en Inde (ville de 3,7 millions d’habitants en 2005) a montré que la poussière routière (PM₁₀ et PM_2.5, désignant respectivement les particules de moins de 10 et 2,5 micromètres) contribuait pour 33 % de la pollution totale de l'air de cette ville, soit presque autant que la pollution par les véhicules (48 % dans cette même ville, au moment de l’étude), le reste provenant de la combustion de biomasse et de charbon (cuisson, chauffage de l’eau…)[142] - [143]. Toutefois dans ce cas, dans la poussière perdue par les routes non asphaltées, les poussières ultrafines étaient nettement moins représentées que les PM10 (19 à 30 % des PM10 de l’air provenaient des routes, contre « seulement » 5 à 6 % des PM_2,5 plus dangereuses[143]). Cette étude a par ailleurs permis de montrer qu’en Inde aussi, les taux de platine, palladium et rhodium étaient très anormalement présents dans la poussière routière[144], bien qu’en moins grande quantité que dans les grandes villes occidentales[145] - [146]. Les échantillons de poussière contenaient de 1,5 à 43 ng/g de platine 1,2 à 58 ng/g de palladium, et 0,2 à 14,2 ng/g de rhodium[144]. Ces taux sont très supérieurs à ceux du sol naturel puisque l’abondance des métaux du groupe du platine dans la croûte terrestre est très basse, inférieure à 1 ng/g[147] - [148]) et ils étaient les plus élevés dans les échantillons de poussière des carrefours et près des feux de circulation et là où le trafic est important et irrégulier (par rapport aux voies faiblement circulées[144]. La corrélation des trois métaux (Pt, Pd et Rh) et une association avec Zr, Hf et Y indiquent une origine commune qui ne semble pouvoir être que les pots catalytiques[144] (dont on peut supposer qu’ils perdent d’autant plus de catalyseurs que les routes sont en mauvais état ou que les voitures roulent avec d’incessant freinages et accélérations, arrêts et redémarrages). Ces métaux platinoïdes sont de nouveaux contaminants de l’air, qui « s'accumulent dans l'environnement et suscitent des inquiétudes sur la santé humaine et les risques écologiques[144]. »

En outre, là où la circulation est importante, une partie importante de cette poussière peut être constituée de très petites particules (nanoparticules notamment[149] - [150]) et d'allergènes en partie finement dégradés et donc susceptibles de profondément pénétrer les poumons.

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