Quèsaco un composé organique volatil (COV) ?

La pollution des zones urbaines est un sujet de santé publique majeur. Si les pics de concentration de particules fines animent régulièrement l’actualité, celles-ci ne sont pas les seuls polluants des métropoles. Les composés organiques volatils, ou COV, présentent également des dangers. Certains sont cancérogènes, d’autres réagissent dans l’atmosphère pour participer à la formation de polluants secondaires tels que l’ozone ou les aérosols secondaires — considérés comme des particules de très petites tailles. Nadine Locoge, chercheuse à IMT Lille Douai, revient sur les fondamentaux des COV, en rappelant qu’ils ne sont pas présents uniquement dans l’air extérieur.  

Qu’est-ce qu’un composé organique volatil (COV) ?

Nadine Locoge : C’est une espèce chimique composée essentiellement de carbone et d’hydrogène. D’autres atomes peuvent être intégrés sur cette molécule en quantité variable, comme l’azote, le soufre etc. Tous les COV ont en commun d’être volatils à température ambiante. C’est ce qui les différencie d’autres polluants comme les particules fines, qui sont à l’état condensé à température ambiante.

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Comment sont-ils produits ?

NL : À l’échelle globale, la source principale de COV reste la nature. La végétation, comme les forêts typiquement, est à l’origine de 90 % des émissions totales sur Terre. Mais à l’échelle urbaine, la tendance s’inverse, et les sources anthropiques prennent le pas. En ville, les principales sources d’émission sont l’automobile, à la fois par l’échappement et par l’évaporation des carburants, et les différentes formes de chauffage — fioul, gaz, bois… Les industriels sont également de gros émetteurs de COV.

Les COV produits par la nature et par les humains sont-ils identiques ?

NL : Non, généralement ce ne sont pas les mêmes familles chimiques. Ils ont des structures différentes, ce qui implique des conséquences différentes. Les espèces naturelles produisent beaucoup d’isoprène et de terpènes, souvent utilisés dans certaines applications pour leurs propriétés odorantes. Les activités anthropiques produisent plutôt des composés aromatiques, tels que le benzène, qui est hautement cancérogène.

Pourquoi est-il important de mesurer les concentrations de COV dans l’air ?

NL : Il y a plusieurs raisons. D’abord parce que certains ont un impact direct sur la santé. Par exemple, les concentrations de benzène dans l’air extérieur sont règlementées. Elles ne doivent pas excéder une moyenne annuelle de 5 microgrammes par mètre cube. Ensuite, certains COV réagissent une fois dans l’air et forment d’autres polluants. Ils peuvent par exemple générer des aérosols — des nanoparticules — après interaction avec d’autres espèces réactives. Des COV peuvent également réagir avec des oxydants atmosphériques et être à l’origine de la formation de l’ozone.

Ne trouve-t-on des COV que dans l’air extérieur ?

NL : Non et d’ailleurs ce sont des espèces particulièrement présentes en air intérieur. En effet, toutes les études à la fois nationales et européennes montrent que les concentrations de COV dans l’air à l’intérieur des bâtiments sont plus élevées qu’en extérieur. Ce ne sont pas forcément les mêmes composés dans les deux cas, mais ils présentent des risques semblables. L’un des polluants emblématiques de l’air intérieur est le formaldéhyde, qui est cancérogène.

En air intérieur les sources de COV sont multiples : l’air extérieur suite au renouvellement d’air par exemple, mais aussi surtout les matériaux de construction et d’ameublement sont des émetteurs relativement importants de COV. La règlementation progresse sur ce point, avec notamment un étiquetage des matériaux de construction qui prend cette dimension en compte. L’aspect législatif est crucial à mesure que les bâtiments deviennent plus efficaces énergétiquement, puisque cela entraîne des échanges d’air plus faibles pour garder la chaleur, et donc un renouvellement de l’air intérieur moins fréquent.

Comment lutter contre les émissions de COV ?

NL : En intérieur, outre l’utilisation de matériaux les moins émissifs possibles et l’aération des pièces recommandée par l’Ademe, il existe des dispositifs de piégeage ou de destruction des COV. Le principe est de soit de piéger de manière irréversible les espèces, soit de les  faire réagir pour les détruire — ou plus exactement de les transformer en espèces sans effet sur la santé, idéalement en dioxyde de carbone et eau. Ces techniques sont assez largement utilisées en milieu industriel où les concentrations à l’émission sont relativement importantes et la diversité des espèces chimiques relativement faible. Mais dans les environnements intérieurs, les COV sont plus variés, et les concentrations plus faibles. Le traitement est dont plus difficile. En outre, l’utilisation de ces systèmes de traitement est controversée car si les processus chimiques mis en jeu ne sont pas optimisés et adaptés aux espèces à traiter, ils peuvent générer par réaction chimique des composés secondaires encore plus dangereux pour la santé humaine que les espèces primaires.

Est-il possible de diminuer les concentrations de COV dans l’air extérieur ?

NL : Les mesures sont surtout d’ordre réglementaire de ce côté et visent à diminuer les émissions. Ainsi, les émissions de l’automobile sont encadrées au niveau des échappements. Pour les sources associées au chauffage, les exigences sont très variables selon qu’il s’agisse de chauffages collectifs ou individuels. Globalement les dispositifs sont classés en fonction de leurs émissions. Des obligations de rendement minimum sont imposées permettant d’optimiser la combustion et donc de conduire à la production de moins de COV, et des valeurs limites d’émission pour certains polluants (dont les COV) sont fixées. De manière générale, des objectifs de réduction des émissions sont fixés aux échelles internationales et nationales et sont ensuite déclinées par secteur d’activités.

Concernant les concentrations ambiantes, il existe quelques expériences de traitement des polluants — dont les composés organiques volatils — à l’image d’un tunnel de Bruxelles dont les parois et le plafond ont été recouverts d’un enduit photocatalytique à base de ciment. Mais les résultats des campagnes de mesures n’ont pas été probants. Il est important de garder à l’esprit que dans l’air ambiant les sources de COV sont très nombreuses et pour la plupart diffuses. Il est donc difficile de diminuer les concentrations. Le meilleur moyen reste d’agir directement sur les quantités des émissions.