Oxyde d'azote

Figure 1. Dioxyde d'azote.

Les oxydes d'azote ou NO_x sont une famille de gaz toxiques et hautement réactifs qui se forment lors de la combustion d'un combustible à haute température. Les gaz NO_x sont généralement de couleur brune et sont émis par les véhicules ainsi que par des sources industrielles telles que les centrales électriques, les chaudières industrielles, les fours à ciment et les turbines. Les oxydes d'azote ont des réactions chimiques problématiques dans l'atmosphère avec les composés organiques volatils. Ces réactions produisent du smog lors des chaudes journées d'été. Les deux principaux oxydes d'azote qui se produisent sont le NO et le NO₂.

Le charbon et le pétrole, deux des principaux combustibles fossiles, contiennent de l'azote. Lorsque ces combustibles sont brûlés pour générer de l'électricité, ils produisent un type de NO_x connu spécifiquement sous le nom de NO_x du combustible. De plus, il existe un autre type de NO_x connu sous le nom de NO_x thermique qui est produit lorsque l'azote atmosphérique et l'oxygène se recombinent à haute température (comme dans la flamme de la combustion de combustibles fossiles) pour créer du NO. La combustion du charbon et du pétrole produit des oxydes d'azote thermiques et combustibles, tandis que la combustion du gaz naturel ne produit que des NO_x thermiques. De même, la combustion incontrôlée de pétrole ou de charbon produit plus d'oxydes d'azote que la combustion de gaz naturel.

Mécanismes de contrôle

L'azote présent dans le charbon, le pétrole et le gaz naturel ne peut être éliminé avant la combustion. L'élimination du NO_x n'est donc possible que pendant ou après la combustion. Pendant la combustion, un brûleur à faible teneur en NO_x (LNB) peut être utilisé pour réduire les émissions d'oxyde d'azote. Ce brûleur utilise une combustion étagée pour brûler le carburant au bon rapport air-combustible. Cela réduit la quantité d'émissions d'oxydes d'azote, car la combustion du combustible dans un environnement riche en combustible ou pauvre en combustible entraîne moins d'émissions de NO_x. L'utilisation de LNB est utile car les chaudières peuvent être modernisées pour inclure ces dispositifs, et cette modernisation est assez peu coûteuse. Bien que cette technologie soit utile, la formation de NO_x n'est réduite que de 30 à 55 %.

Après la combustion, les procédés de réduction catalytique sélective ou de réduction non catalytique sélective peuvent être utilisés pour réduire les émissions d'oxydes d'azote. Dans la réduction catalytique, l'ammoniac est injecté dans un réacteur catalytique traversé par les gaz de combustion. Une réaction se produit alors, entraînant la formation d'azote et de vapeur d'eau. Un catalyseur d'oxyde de titane est utilisé. Avec cette réaction, environ 10 à 20 % du NO_x initial s'échappe, ainsi qu'une partie de l'ammoniac n'ayant pas réagi. La réduction non catalytique est un processus similaire, mais elle se produit à une température plus élevée et supprime le besoin de catalyseur. De même, l'urée est utilisée à la place de l'ammoniac. Cette réaction entraîne la formation d'azote, de vapeur d'eau et de dioxyde de carbone. Ce procédé réduit les émissions de NO_x de 74 à 90%.

Effets secondaires

Seul, l'oxyde nitrique n'est pas toxique. Le dioxyde d'azote, par contre, est potentiellement toxique pour la végétation. Une exposition à des niveaux suffisamment élevés peut endommager les feuilles, retarder la croissance et réduire le rendement. De plus, lorsqu'il est combiné à l'ozone ou au dioxyde de soufre, le dioxyde d'azote peut causer des dommages. De plus, le NO_x est un gaz à effet de serre et contribue à l'appauvrissement de la couche d'ozone dans la stratosphère. Les oxydes d'azote sont également un composant important des pluies acides. Un dernier effet environnemental de la pollution par les oxydes d'azote est l'"eutrophisation". Il s'agit de la prolifération explosive d'algues qui peut provoquer une diminution de l'oxygène dans les masses d'eau, nuisant ainsi à l'écosystème. Vous trouverez ci-dessous un GIF animé montrant à quel point le NO_x est important. En tant que polluant, il est visible grâce aux images satellites et l'animation ci-dessous montre comment il se concentre dans les grandes villes. Cependant, la progression montre que la quantité de NO_x dans l'atmosphère est en fait en train de diminuer.

Figure 2. Progression des images satellites montrant la réduction des NO_x dans l'air.

Chez les humains, l'exposition à court terme aux oxydes d'azote peut entraîner une augmentation de l'incidence des maladies et infections respiratoires. Une exposition à plus long terme peut entraîner des changements réels dans les poumons. En effet, le dioxyde d'azote, l'un des principaux oxydes d'azote, est un irritant qui est l'un des principaux composants du smog. De plus, dans l'atmosphère, les oxydes d'azote peuvent se transformer en ozone, qui a ses propres effets néfastes sur la santé.

Visualisations de données

Les visualisations de données suivantes montrent les sources émettant des NO_x au Canada. Pour un examen approfondi des données sur la pollution, y compris un graphique montrant comment les émissions de NO_x ont évolué au fil du temps, cliquez ici.

En savoir plus

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