Les zones de contrôle des émissions (ECA, acronyme de Emission Control Area) sont des zones maritimes dans lesquelles des contrôles plus stricts des navires ont été établis par l’Organisation maritime internationale (OMI) pour réduire les émissions d’oxydes de soufre (SOx), d’oxydes d’azote (NOx) et de particules. Ces zones sont appelées SECA (acronyme de Sulphur Emission Control Area), NECA (acronyme de Nitrogen Emission Control Area), ou simplement ECA lorsqu'elles règlementent ces trois types de polluants.
Historique alt=|gauche|vignette|États ayant ratifié l’Annexe VI de la Convention MARPOL Adoptée en 1997, l'Annexe VI Règles pour la Prévention de la pollution de l'atmosphère par les navires de la Convention Marpol établit : des zones de contrôle des émissions faisant l'objet de contrôles plus rigoureux des émissions de SOx et de Particules en suspension ; des zones de contrôle des émissions de NOx pour des normes d'émission de NOx du niveau III.
Cette régulation entrée en vigueur en 2005 est la contribution de l’industrie maritime à la réduction globale des émissions de gaz à effet de serre. L’ a été révisée en et a introduit des limites d’émission plus rigoureuses.
Objectifs thumb|upright=1.3|Panache de fumée noire émise par un cargo manœuvrant devant Port-Saint-Louis-du-Rhône, près de Marseille, en Méditerranée où la France souhaite voir l'instauration d'une nouvelle zone de réduction des émissions. Elles visent à diminuer l'exposition des écosystèmes marins et littoraux, des marins et des populations littorales aux émissions polluantes des moteurs marins dans l'atmosphère.
Ces moteurs brûlent des carburants de type fioul lourd, qui produisent des particules carbonées (de quelques nanomètres à moins d’un micromètre), des particules inorganiques d'environ un micromètre surtout constituées de cendres et de sulfatesStreibel, T., Schnelle-Kreis, J., Czech, H., Harndorf, H., Jakobi, G., Jokiniemi, J., ... & Müller, L. (2017). Aerosol emissions of a ship diesel engine operated with diesel fuel or heavy fuel oil. Environmental Science and Pollution Research, 24(12), 10976-10991 (résumé.Sippula, O., Stengel, B., Sklorz, M., Streibel, T., Rabe, R., Orasche, J., ... & Groger, T. (2014). Particle emissions from a marine engine: chemical composition and aromatic emission profiles under various operating conditions. Environmental science & technology, 48(19), 11721-11729., et du dioxyde d'azote responsable entre autres de l'augmentation des taux d'ozone dans l'air.
Formations et effets des émissions de polluants atmosphériques Les principaux polluants atmosphériques se classent dans deux grandes familles bien distinctes : les polluants primaires et les polluants secondaires.
Les polluants primaires sont directement issus des cheminées des navires.
Il s'agit par exemple des oxydes de soufre, des oxydes d'azote, des hydrocarbures légers, des composés organiques volatils (COV), des particules (PM10 et PM2.5) et des métaux (plomb, mercure, cadmium...).
En revanche, les polluants secondaires ne sont pas directement rejetés dans l'atmosphère mais proviennent de réactions chimiques de gaz entre eux. C'est le cas notamment des particules secondaires, de l'ozone et du dioxyde d'azote.
Certains polluants comme le dioxyde d'azote et les particules sont à la fois des polluants primaires et secondaires.
L'ozone (O3) résulte quant à lui de la transformation chimique de l'oxygène au contact d'oxydes d'azote et d'hydrocarbures, en présence de rayonnement ultra-violet solaire et d'une température élevée. Contrairement à l’ozone de la couche protectrice dans la haute atmosphère, celui qui l’on retrouve à la suite des émissions de NOx par les navires se forme sous l’effet de réactions photochimiques. C'est pourquoi on observe par exemple des pics de concentration pendant les périodes de temps ensoleillé ou dans les lieux très souvent exposés comme en Méditerranée.
Impacts sur le milieu
Il existe deux principales catégories d’effets néfastes des émissions de SOx, de NOx et de particules. D’une part, les retombées acides réduisent l’alcalinité des milieux, d’autre part l’inhalation des particules induit des troubles respiratoires et cardiaques importants notamment chez les populations vulnérables (enfants, personnes âgées) et les animaux terrestres.
Le pH des eaux, s’il est réduit à des niveaux importants, induit des effets aigus et chroniques sur les populations biologiques. Ces effets sont complétés par un phénomène de lixiviation accrue de l’aluminium des sols. Les retombées de soufre augmentent les concentrations de sulfate adsorbé dans le sol et entraînent l’épuisement des cations basiques sur les sites d’échange du sol, entraînant une carence en nutriments, notamment en magnésium et potassium. L’acidification entraîne le plus fréquemment la formation de phosphates d’aluminium insolubles qui peut se traduire par une carence également en phosphore. L’ensemble du cycle de l’eau est alors concerné. Ainsi, par répercussions, l’acidité des eaux souterraines implique une grave corrosion des systèmes d’approvisionnement en eau potable. Cette transformation chimique présente un risque pour la santé en raison de la dissolution des métaux dans le sols (aluminium et cadmium) et dans les systèmes d’approvisionnement (cuivre). L’acidification augmente également la biodisponibilité des métaux toxiques et donc un accroissement de leur assimilation par l’ensemble des organismes. C’est ainsi que de fortes concentrations de métaux lourds sont détectées dans les poissons.
Impacts sur la santé animale et humaine vignette|Lien entre maladies et polluants atmosphériques (PM, O2, NOx) Les matières particulaires englobent toute une gamme de substances ayant des propriétés chimiques et physiques très variées. Elles se caractérisent essentiellement comme étant des particules discrètes que l'on trouve en phase condensée (liquide ou solide) ou qui varient beaucoup en dimensions. Les PM10 sont par exemple des particules ayant un diamètre aérodynamique d'une valeur inférieure ou égale à une valeur nominale de 10 micromètres. Les particules de plus grandes dimensions (> 10 micromètres) sont éliminées en règle générale par les mécanismes des voies respiratoires tandis que les particules plus petites (PM10) se déposent dans les poumons. D'une manière générale, on entend par particules fines celles ayant un diamètre aérodynamique d'une valeur égale ou inférieure à 2,5 micromètres (dénommées également PM2,5), tandis que les grosses fractions de particules ont un diamètre aérodynamique supérieur à 2,5 micromètres mais inférieur ou égal à une valeur nominale de 10 micromètres. Les matières particulaires sont associées à toute une gamme de troubles respiratoires et cardiaques importants.
On compte parmi les principaux problèmes de santé liés aux matières particulaires ambiantes une mortalité prématurée, une aggravation des maladies respiratoires et cardiovasculaires , une aggravation de l'asthme, des symptômes respiratoires aigus, y compris une aggravation de la toux et une respiration difficile ou douloureuse, une bronchite chronique, et une réduction de la capacité pulmonaire pouvant se manifester sous forme d'essoufflement. Les symptômes de problèmes immunitaires tels que le sifflement respiratoire et les allergies accrues sont également observés. L'exposition aux particules est étroitement liée à une mortalité prématurée et à des hospitalisations pour problèmes cardio-pulmonaires pour les humaines et les animaux.
Selon une étude allemande publiée en 2015, dans les zones côtières et portuaires européenne, 50% de la pollution particulaire de l'air vient des fumées de navires, y causant 60 000 morts/an, et un coût sanitaire estimé à 58 milliards d’euros/an Oeder, S., Kanashova, T., Sippula, O., Sapcariu, S. C., Streibel, T., Arteaga-Salas, J. M., ... & Mülhopt, S. (2015). Particulate matter from both heavy fuel oil and diesel fuel shipping emissions show strong biological effects on human lung cells at realistic and comparable in vitro exposure conditions. PLoS One, 10(6), e0126536.Diabaté, S., Weiss, C., Stengel, B., Rabe, R., Hamdorf, H., Torvela, T., ... & BéruBé, K. A. (2015). Particulate Matter from Both Heavy Fuel Oil and Diesel Fuel Shipping Emissions Show Strong Biological Effects on Human Lung Cells at Realistic and Comparable In Vitro Exposure Conditions.. Les populations portuaires et littorales y sont chroniquement exposéesDi Natale, F., & Carotenuto C. (2015) Particulate matter in marine diesel engines exhausts: Emissions and control strategies. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 40, 166-191.(résumé).
À des concentrations trop élevées, l’ozone a également des effets marqués sur la santé. On observe alors des problèmes respiratoires, le déclenchement de crises d’asthme, une diminution de la fonction pulmonaire et l’apparition de maladies respiratoires. En Europe, on considère actuellement que l’ozone est l’un des polluants atmosphériques les plus préoccupants. C’est ainsi que plusieurs études européennes ont signalé un accroissement de la mortalité quotidienne de 0,3% et des maladies cardiaques de 0,4% pour chaque augmentation de de la concentration en ozone.
Impact sur les monuments et infrastructures Enfin, les matières particulaires posent des problèmes de salissures et d'érosion des matériaux, y compris des ouvrages présentant un intérêt culturel tels que les monuments et statues. Elles encouragent et accélèrent aussi l'oxydation des métaux, de même que la détérioration des peintures et des matériaux de construction tels que le béton et la pierre à chaux. alt=La photographie montre la pancarte France sur le banc où siège la délégation française à l'Organisation Maritime Internationale.|gauche|vignette|La France siège à l'Organisation Maritime Internationale à chaque comité et sous-comité environnemental. Ces-derniers sont à l'origine d'amendements à la Convention MARPOL et notamment de la désignation des zones de contrôle des émissions atmosphériques sur proposition des Etats membres et parties à l'Annexe VI.
Obligations pour les navires
En zone NECA (NOx) À partir de la date d'entrée en vigueur d'une zone NECA, tous les navires neufs ou déjà existants mais subissant une transformation importante dès lors devront satisfaire aux exigences de la Règle 13 de l'Annexe VI de la Convention MARPOL. Cette règle s'applique à tous les navires équipés de moteurs d'une puissance de sortie supérieure à 130 kW.
En application du TIER III de la règle 13, l'exploitation de leur moteur est interdite lorsque la quantité d'oxydes d'azote émise dépasse les limites suivantes (n représente le régime nominal du moteur en tour vilebrequin par minute):
lorsque n est inférieur à , 9 × n lorsque n est égal ou supérieur à mais inférieur à , lorsque n est égal ou supérieur à .
En pratique, il existe aujourd'hui trois moyens pour les navires de respecter ces exigences:
- la recirculation des gaz d’échappement (EGR)
- les systèmes de réduction catalytique sélective (SCR)
- les moteurs fonctionnant (en partie) au gaz naturel liquéfié (GNL)
En zone SECA (SOx et PM) Depuis le , à la suite de l'entrée en vigueur des nouveaux amendements à la règle 14 de l'Annexe VI de la Convention MARPOL, la teneur en soufre des fiouls utilisés à bord des navires ne doit pas dépasser 0,5 % en masse (contre 3,5% jusqu'en 2019). Cette nouvelle étape primordiale dans la lutte contre la pollution atmosphérique maritime a été nommée le Global Cap 2020.
À partir du , les navires ont non seulement l'interdiction d'utiliser du fioul non conforme mais aussi d'en transporter. Ceci est appelé le Carriage ban et a pour objectif de compléter le Global Cap en renforçant sa mise en œuvre.
En zone SECA, cette limite est abaissée à 0,1% en masse.