CAPNAV

Caractérisation des émissions particulaires des navires

Projet ADEME

Agrément n° 1966C0011

Démarrage : 2019

Fin : 2023

Malgré l’introduction de limitation de teneur en soufre des carburants marins, la contribution du transport maritime aux émissions de PM 2,5 aurait augmenté de 45% en mer méditerranée sur la période 2006 à 2020. Pour limiter l’impact environnemental et sanitaire du trafic maritime, l’Organisation Maritime Internationale a imposé une règlementation pour limiter les émissions polluantes, en particulier en définissant des zones de contrôle des émissions de soufre (zone SECA), en visant à cibler cette réduction dans les zones portuaires, et dans les zones où le trafic maritime est dense à proximité des bordures côtières. Mais les émissions de particules fines demeurent un enjeu sanitaire et environnemental majeur.

En France, la contribution du transport maritime à la pollution atmosphérique apparait comme faible si on considère des approches classiques d’inventaires d’émission. En revanche, cette pollution est localisée, en particulier dans des zones portuaires où les navires effectuent des manœuvres régulières. Parmi les polluants produits par les navires, les SOx, NOx et les particules fines sont considérés comme les trois polluants les plus problématiques en termes d’impact sur l’environnement et la santé. Le projet CAPNAV soutenu par l’ADEME dans le cadre de l’appel à projet CORTEA 2019 Maritime qui vise à mieux quantifier et caractériser les émissions particulaires, en particulier dans les différentes phases de manœuvre des navires.

Objectif

Le projet CAPNAV vise à caractériser les émissions de particules fines issues du transport maritime sur une propulsion classique diesel et sur un moteur GNL (gaz naturel liquéfié). L’objectif est d’approfondir les connaissances sur la nature et la concentration des particules fines émises par le transport maritime, en particulier via une quantification précise des émissions en particules fines liées aux manœuvres portuaires, à travers des acquisitions dynamiques à la source (cheminée) synchronisées à l’enregistrement des paramètres du navire (position, vitesse, charge) et de la propulsion.

Méthode utilisée

Considérant l’impact sanitaire et environnemental des émissions en particules fines, il apparait nécessaire d’analyser les émissions réelles en conditions d’usage. L’instrumentation mise en œuvre est embarquée et renvoie des données en temps réel qui donnent accès à un grand nombre de paramètres « émissions particules fines » directement à la source, couplées à une caractérisation chimique au laboratoire. Les mesures d’émissions en particules fines sont analysées selon 3 axes :

Les niveaux d’émission corrélés aux paramètres du navire, et de l’environnement. On s’intéresse en particulier à l’impact des manœuvres en zone portuaire sur les émissions.
L’impact sur la qualité de l’air (concentration particules fines) sur l’environnement à bord des navires.
Deux solutions de réduction des émissions sont évaluées : une solution de traitement par additifs des motorisations classiques au gasoil marine, et une solution de rupture qu’est le GNL, pour lequel des évaluations en conditions réelles d’usage seront réalisées.

Résultats attendus

Les principaux résultats/retombées attendus sont :

La définition d’une méthodologie expérimentale validée pour la mesure en condition d’usage des émissions particulaires
Une contribution pour le calcul des facteurs d’émission employés dans les inventaires grâce à l’approche de mesure dynamique, qui permettra d’accéder à un zonage des émissions
Des recommandations pour les personnels navigants sur l’impact de l’usage sur les émissions, qui pourraient aussi alimenter la réflexion sur l’architecture des futurs navires plus vertueux en termes d’émissions

Prochaines étapes

Les prochaines étapes de travail visent à consolider les résultats obtenus sur le bateau fonctionnant à motorisation classique et avec solution additive via la réalisation de prochaines campagnes de mesure sur le Fromveur 2 de la Penn Ar Bed. Puis une première campagne de mesure sera réalisée à l’automne 2022 sur le bateau Salamanca de Brittany Ferries fonctionnant avec une propulsion GNL.

Rôle de l'école

Le rôle d’IMT Atlantique dans le projet CAPNAV est de caractériser la composition chimique des particules, notamment les composés organiques volatiles les plus lourds qui se sont adsorbés et condensés sur les particules. La méthodologie implique le prélèvement des suies émises à la cheminée par principe de filtration, en distinguant les périodes de régime moteur pleine charge en mer ou pendant les manœuvres dans les ports. L’analyse se fait ensuite au laboratoire par extraction des molécules à l’aide d’un solvant et analyse par chromatographie gazeuse couplée à un spectromètre de masse.

Aurélie Joubert

Les partenaires

Sept partenaires font partie du consortium :

Trois écoles d’ingénieurs et laboratoires de recherche associés : l’ESTACA qui est le coordinateur technique et administratif du projet et a en charge la caractérisation des émissions de particules, IMT Atlantique/laboratoire GEPEA et l’ENSM (École Nationale Supérieure Maritime).
Deux armateurs : Penn Ar Bed et Brittany Ferries qui mettent à disposition des navires pour la réalisation des campagnes expérimentales
Un constructeur : Les Chantiers de l’Atlantique (non financé) qui apporte son expertise dans le secteur
Un porteur d’innovation : BEE Distribution qui propose une des solutions techniques testées pour réduire les émissions polluantes à l’aide d’une solution additive ajoutée dans le carburant