Émissions atmosphériques des transports en Lorraine Bilan des émissions liées aux différents types de transports Étude prospective sur les émissions liées au transport routier sur les agglomérations de Nancy et Metz-Thionville à l horizon 2020 Avec le soutien financier de :
Sommaire 1 Contexte et objectifs... 5 2 Méthodologie et polluants sélectionnés... 6 2.1. L inventaire des émissions... 6 2.2. Composés pris en compte dans cette étude... 6 3 Bilan des émissions liées au transport Comparaisons 2002-2006-2010... 9 3.1 Méthodologies détaillées et sources de données utilisées pour les différents types de transports... 9 3.1.1. routier... 9 3.1.2. ferroviaire... 13 3.1.3. fluvial... 14 3.1.4. aérien... 15 3.2 Évolution des trafics des différents moyens de transport entre 2002 et 2010... 16 3.2.1. Trafic routier... 16 3.2.2. Trafic ferroviaire... 18 3.2.3. Trafic fluvial... 19 3.2.4. Trafic aérien... 21 3.3 Evolution des émissions et des consommations énergétiques des différents moyens de transport en Lorraine entre 2002 et 2010... 22 3.3.1 Consommations énergétiques liées aux transports... 22 3.3.2 Emissions de particules fines (PM 10 et PM 2,5 )... 23 3.3.3 Emissions d oxydes d azote (NO x )... 25 3.3.4 Emissions de benzène... 27 3.3.5 Emissions de dioxyde de carbone... 29 3.4 Conclusions sur l évolution des émissions polluantes liées aux transports en Lorraine... 30 4 Etude prospective des émissions liées au transport routier à l horizon 2020 sur les zones d agglomérations de Metz-Thionville et Nancy... 32 4.1 Méthodologie... 32 4.2 Zone d agglomération de Metz-Thionville... 32 4.2.1. La zone d étude... 32 4.2.2. Nombre de véhicules en circulation... 34 4.2.3. Consommation énergétique... 34 4.2.4. Poussières PM 10... 36 4.2.5. Poussières PM 2.5... 37 4.2.6. Oxydes d azote... 38 4.2.7. Benzène... 39 4.2.8. Dioxyde de carbone... 40 4.3 Zone d agglomération de Nancy... 41 4.3.1. La zone d étude... 41 4.3.2. Nombre de véhicules en circulation... 42 4.3.3. Consommation énergétique... 43 4.3.4. Poussières PM 10... 44 4.3.5. Poussières PM 2.5... 45 4.3.6. Oxydes d azote... 46 4.3.7. Benzène... 47 4.3.8. Dioxyde de carbone... 48 4.4 Conclusion sur l étude prospective à l horizon 2020... 49 5. Conclusions et perspectives... 51 Annexe A. Liste des polluants inclus dans l inventaire des émissions d Air Lorraine... 53 Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 1
Liste des figures Figure 1 : Réseau routier lorrain pris en compte.... 9 Figure 2 : Principe de fonctionnement de l outil de calcul CIRCUL AIR.... 12 Figure 3 : Réseau ferroviaire lorrain pris en compte.... 13 Figure 4 : Réseau fluvial lorrain pris en compte.... 14 Figure 5 : Description d un cycle LTO.... 15 Figure 6: Évolution du nombre de véhicules circulant en Lorraine.... 16 Figure 7 : Part des véhicules diesels pour les véhicules particuliers et les utilitaires.... 17 Figure 8 : Part des différents types de véhicules dans la circulation routière.... 17 Figure 9: Evolution du trafic ferroviaire moyen journalier en Lorraine entre 2002 et 2010.... 18 Figure 10: Répartition des trains circulant en Lorraine entre 2002 et 2010 par type de transport et de source d énergie.... 19 Figure 11: Évolution du trafic fluvial en Lorraine entre 2002 et 2010.... 20 Figure 12: Évolution du trafic aérien entre 2002 et 2010.... 21 Figure 13 : Limites topographiques (1) et administratives du PPA des 3 Vallées (2).... 33 Figure 14 : Évolution du nombre de véhicules circulant sur la zone d agglomérations de Metz- Thionville.... 34 Figure 15 : Évolution de la consommation énergétique sur la zone d agglomérations de Metz- Thionville.... 35 Figure 16 : Évolution des émissions de PM 10 sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville.... 36 Figure 17 : Évolution des émissions de PM 2,5 sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville.... 37 Figure 18 : Évolution des émissions de NOx sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville.... 38 Figure 19 : Évolution des émissions de benzène sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville.... 39 Figure 20 : Évolution des émissions de CO 2 sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville.... 40 Figure 21 : Limites topographiques (1) et administratives du PPAAN (2).... 41 Figure 22 : Évolution du nombre de véhicules circulant sur la zone d agglomération de Nancy.... 42 Figure 23 : Évolution de la consommation énergétique sur la zone d agglomération de Nancy.... 43 Figure 24 : Évolution des émissions de PM 10 sur la zone d agglomération de Nancy.... 44 Figure 25 : Évolution des émissions de PM 2,5 sur la zone d agglomération de Nancy.... 45 Figure 26 : Évolution des émissions de NOx sur la zone d agglomération de Nancy.... 46 Figure 27 : Évolution des émissions de benzène sur la zone d agglomération de Nancy.... 47 Figure 28 : Évolution des émissions de CO 2 sur la zone d agglomération de Nancy.... 48 Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 2
Liste des tableaux Tableau 1 : Evolution des consommations énergétiques par type de transport.... 22 Tableau 2 : Evolution des émissions de poussières PM 10 par type de transport.... 24 Tableau 3 : Evolution des émissions de poussières PM 2,5 par type de transport.... 24 Tableau 4 : Evolution des émissions d oxydes d azote par type de transport.... 26 Tableau 5 : Evolution des émissions de benzène par type de transport.... 27 Tableau 6: Evolution des émissions de dioxyde de carbone par type de transport.... 29 Tableau 7 : Synthèse des évolutions des consommations énergétiques et des émissions par type de transport.... 30 Tableau 8 : Evolution du trafic sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville.... 34 Tableau 9 : Evolution de la consommation énergétique sur la zone d agglomérations de Metz- Thionville.... 35 Tableau 10 : Evolution des émissions de PM 10 sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville.... 36 Tableau 11 : Evolution des émissions de PM 2,5 sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville.... 37 Tableau 12 : Evolution des émissions de NOx sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville.... 38 Tableau 13 : Evolution des émissions de benzène sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. 39 Tableau 14 : Evolution des émissions de CO 2 sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville.... 40 Tableau 15 : Evolution du trafic sur la zone d agglomération de Nancy.... 42 Tableau 16 : Evolution de la consommation énergétique sur la zone d agglomération de Nancy.... 43 Tableau 17 : Evolution des émissions de PM10 sur la zone d agglomération de Nancy.... 44 Tableau 18 : Evolution des émissions de PM2,5 sur la zone d agglomération de Nancy.... 45 Tableau 19 : Evolution des émissions de NOx sur la zone d agglomération de Nancy.... 46 Tableau 20 : Evolution des émissions de benzène sur la zone d agglomération de Nancy.... 47 Tableau 21 : Evolution des émissions de CO 2 sur la zone d agglomération de Nancy.... 48 Tableau 22 : Evolution attendue des émissions des principaux polluants à l horizon 2020 sur les agglomérations de Metz-Thionville et Nancy.... 49 Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 3
Liste des abréviations ADEME : Agence De l Environnement et de la Maitrise de l Energie, CCNUCC : Convention Cadre des Nations Unies sur les Changements Climatiques, CEE-NU/NEC : Commission Economique pour l'europe des Nations Unies, CEREMA Direction Territoriale Est : Centre d Etudes et d expertise sur les Risques, l Environnement, la Mobilité et l Aménagement (ancien Centre d Etude Technique de l Equipement), CITEPA : Centre Interprofessionnel Technique d Etudes de la Pollution Atmosphérique, CO 2 : Dioxyde de carbone, COPERT : COmputer Program to Calculate Emissions from Road, COV : Composés Organiques Volatils, EEA : European Environmental Agency, EMEP : European Monitoring and Evaluation Programme, EPA : Environmental Protection Agency, GIC : Grandes installations de Combustion, HAM : Hydrocarbures Aromatiques Monocycliques, HAP : Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques, IGN : Institut national de l information Géographique et forestière, GIEC : Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat, KTep : Kilotonne d équivalent pétrole, LGV : Ligne à Grande Vitesse, LTO : Landing-Take Off/Approche-Atterrissage-Roulage-Décollage-Montée, MEDDE : Ministère de l Ecologie, du Développement Durable et de l Energie, NO x : Oxydes d azote, OACI : Organisation de l'aviation civile internationale ORT2L : Observatoire Régional des s et de la Logistique en Lorraine, PCIT : Pôle National de Coordination des Inventaires Territoriaux, PL : Poids Lourds, PM 10 : Particules en suspension d un diamètre aérodynamique inférieur ou égal à 10 micromètres, PM 2.5 : Particules en suspension d un diamètre aérodynamique inférieur ou égal à 2,5 micromètres, RFF : Réseau Ferré de France, SNCF : Société Nationale des Chemins de Fer français, SECTEN : SECTteurs Economiques et énergie, SIREDO : Système Informatisé de Recueil des DOnnées sur le trafic routier, SOeS : Service de l Observation et des Statistiques, TEP : Tonne Equivalent Pétrole, TMJA : Trafic Moyen Journalier Annuel, TRM : Routier de Marchandises, UTFC : Utilisation des Terres, leur Changement et la Forêt VL : Véhicules Légers, VNF : Voies Navigables de France VUL : Véhicules Utilitaires Légers. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 4
1 Contexte et objectifs Soucieux d intégrer les questions liant déplacements en Lorraine et développement durable, l Observatoire Régional des s et de la Logistique de Lorraine (ORT2L) souhaite intégrer dans ses publications des indicateurs sur la qualité de l air en lien avec le secteur des transports, ce dernier étant un des secteurs prépondérants en termes d émissions de polluants atmosphériques. Pour mener à bien cette mission et plus particulièrement afin d évaluer l impact des actions mises en place sur l évolution de la qualité de l air, l ORT2L a émis la volonté de s appuyer sur l expertise d Air Lorraine pour calculer ces indicateurs d émissions. Les précédents rapports portaient exclusivement sur les émissions du transport routier. Les résultats présentés dans ces rapports utilisaient des données fournies par l ORT2L sur les principaux axes routiers lorrains pour les années 2011 et 2012. Depuis fin 2013, Air Lorraine dispose d une nouvelle année de référence de son inventaire régional des émissions polluantes (2010). Cet inventaire a fait l objet d améliorations méthodologiques globales. Ainsi, les émissions pour les années 2002 et 2006 ont été recalculées selon le même protocole, ce qui permet d étudier les évolutions des émissions entre ces différentes années de référence. Ce rapport présente dans une première partie une comparaison des émissions liées aux différents types de transport en Lorraine pour 2002, 2006 et 2012 (routier, ferroviaire, fluvial et aérien). L ensemble des données utilisées est issu de l inventaire régional d Air Lorraine. Dans une seconde partie, une étude prospective sur l évolution des émissions de polluants liées au transport routier à l horizon 2020 est réalisée sur les agglomérations de Metz-Thionville et Nancy, l objectif étant de fournir des indications sur les évolutions potentielles des émissions liées au trafic routier sur ces deux zones d agglomérations. Les émissions des polluants suivants sont prises en compte : Le dioxyde de carbone (CO 2 ), Les oxydes d azote (NO x ), Les particules en suspension, d'un diamètre aérodynamique inférieur ou égal à 10 micromètres (PM 10 ) et d'un diamètre aérodynamique inférieur ou égal à 2,5 micromètres (PM 2.5 ), Le benzène (C 6 H 6 ). Les données sur les émissions polluantes seront également complétées par celles liées aux consommations énergétiques. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 5
2 Méthodologie et polluants sélectionnés 2.1. L inventaire des émissions Dans le cadre de ses missions, Air Lorraine a réalisé des bilans des émissions et des consommations énergétiques pour les années 2002, 2006 et 2010, basés sur une méthodologie partagée à l échelle nationale. Cet inventaire des émissions de polluants dans l atmosphère et des consommations énergétiques associées consiste en un recensement des substances polluantes sur un territoire, pendant une période de temps donnée. Une spatialisation de l inventaire réalisé prend alors la dénomination de cadastre des émissions. La méthodologie appliquée ici est en grande majorité conforme au guide méthodologique rédigé par le PCIT (Pôle de Coordination des Inventaires Territoriaux) qui intègre le Ministère de l Ecologie, du Développement Durable et de l Energie (MEDDE), la Fédération Atmo-France, le CITEPA (Centre Interprofessionnel Technique d'etudes de la Pollution Atmosphérique) et l INERIS (Institut National de l Environnement Industriel et des Risques). Ce guide est disponible en ligne 1. Les émissions sont découpées en plus de 400 activités polluantes anthropiques et naturelles, afin de réaliser les calculs, puis regroupées sous forme de grands secteurs SECTEN (SECTeurs Economiques et énergie) tels que : industrie, résidentiel/tertiaire, agriculture, branche énergie, transport routier et autres transports, pour fournir une structure de rapport pertinente. 48 substances sont inventoriées à l échelle communale et régionale. On retrouve entre autres, les gaz à effet de serre (CO 2, CH 4, N 2 O ) qui permettent de calculer le PRG (potentiel de réchauffement global), les particules en suspension dans l air, les gaz acidifiants et les précurseurs de l ozone (SO 2, NO X, HCl, NH 3, COVNM ), les composés organiques cancérogènes (benzène, Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques, dioxines et furanes ), les métaux lourds (arsenic, cadmium, nickel, plomb ). Seules quelques principales substances sont présentées dans ce rapport, une liste complète est disponible en fin de rapport. Les consommations énergétiques primaires et finales sont calculées à l aide d équivalences énergétiques pour chaque combustible consommé (Pouvoir Calorifique Inférieur PCI). Dans un souci de cohérence et en raison de changements méthodologiques, Air Lorraine a mis à jour rétroactivement les inventaires des années 2002 et 2006 afin que les différentes années de référence soient comparables. 2.2. Composés pris en compte dans cette étude Les polluants pris en compte dans le cadre de cette étude sont les suivants : Le dioxyde de carbone (CO 2 ) est un gaz incolore, inodore, présent dans l'atmosphère dans une proportion égale à 0,0375 % en volume, soit 375 ppmv (parties par million en volume). Il est produit notamment lors de la fermentation aérobie ou de la combustion de composés organiques et lors de la respiration des êtres vivants (pour les végétaux, la photosynthèse piège beaucoup plus de CO 2 que 1 http://www.developpement-durable.gouv.fr/guide-methodologique-pour-l,32289.html Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 6
sa respiration n'en produit). La quantité de CO 2 augmente aussi du fait des activités humaines de consommation des combustibles fossiles. Le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre, contribuant au réchauffement climatique. Les oxydes d'azote (NO x ) comprennent principalement le monoxyde d'azote (NO) et le dioxyde d'azote (NO 2 ). Le monoxyde d azote (NO) est émis directement à la sortie du pot d échappement et sa formation dépend de la température : plus cette dernière est élevée, plus la quantité de NO générée est importante. Cette propriété explique que les émissions de NO des véhicules augmentent avec la vitesse ou dans les embouteillages (température du moteur plus élevée). Le monoxyde d azote est ensuite oxydé en moins de deux minutes en NO 2 par les agents oxydants de l air. C est la rapidité de cette réaction qui fait considérer le NO 2 comme un polluant primaire. On retrouve le NO 2 principalement à proximité des axes de forte circulation et dans les centres villes. Il est particulièrement présent lors des conditions de forte stabilité atmosphérique : situations anticycloniques et inversions thermiques en hiver. Les oxydes d azote interviennent dans le processus de formation de l ozone dans la basse atmosphère ainsi que dans le phénomène des pluies acides. Ces polluants peuvent entraîner des troubles respiratoires, notamment chez les personnes sensibles (dégradation de la fonction respiratoire, hyperréactivité des bronches chez les asthmatiques, augmentation bronchique aux infections microbiennes chez les enfants). En France et en Lorraine, les oxydes d azote représentent un enjeu majeur de la surveillance de la pollution atmosphérique. En effet, de nombreux dépassements de la valeur limite pour la protection de la santé humaine sont observés, en particulier en proximité routière. Cette problématique touche principalement les axes à fort trafic ainsi que les centres urbains où la configuration topographique des rues peut entraîner une accumulation de ce polluant. Les particules en suspension (PM 10 et PM 2.5 ) proviennent de sources naturelles (sel de mer, éruptions volcaniques, feux de forêts et érosion éolienne des sols) comme d activités humaines (transports, chauffage, industrie...). Ce sont des polluants complexes qui peuvent être directement émis dans l atmosphère, on parle alors de particules primaires, ou provenir de la transformation des polluants gazeux présents dans l atmosphère, ce sont les particules secondaires. Elles peuvent de plus être transportées sur de longues distances et être remises en suspension une fois déposées au sol. Leur forme peut aussi bien être sphérique que fibreuse et parmi les particules, on trouve des aérosols, des cendres, des suies et des particules minérales. Leur composition chimique est souvent très complexe et, contrairement aux polluants gazeux, les particules ne constituent pas une espèce chimique unique et homogène. Les particules en suspension provoquent essentiellement des troubles respiratoires. Les particules d une taille supérieure à 10 micromètres sont bloquées dans les voies aériennes supérieures de l arbre respiratoire. Les particules de taille inférieure, les PM 10 et plus encore les PM 2.5 pénètrent plus profondément, dans les poumons, d où un impact sur la santé plus important. Elles servent également de vecteurs à différentes substances toxiques voire cancérogènes ou mutagènes (métaux lourds, HAP,...). L exposition chronique aux particules fines peut entraîner des affections cardiovasculaires et respiratoires. Les poussières fines sont, de ce fait, une des problématiques majeures identifiées pour la surveillance de la qualité de l air. En effet, de nombreux dépassements des valeurs limites pour la protection de la santé humaine sont observés à grande échelle géographique. Le benzène est un Hydrocarbure Aromatique Monocyclique (HAM) classé comme cancérogène avéré pour l homme. De par son utilisation, pour augmenter l indice d octane de l essence, agissant ainsi comme antidétonant, il est particulièrement lié au transport automobile. Suite au changement de réglementation sur les teneurs en plomb dans l essence, l utilisation du benzène est venue se Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 7
substituer à celle du plomb pour ces propriétés, entraînant alors une augmentation des teneurs dans l atmosphère. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 8
3 Bilan des émissions liées au transport Comparaisons 2002-2006-2010 3.1 Méthodologies détaillées et sources de données utilisées pour les différents types de transports 3.1.1. routier Le précédent rapport Air Lorraine-ORT2L, intitulé «Bilan 2012 des émissions atmosphériques du transport routier en Lorraine», présentait une comparaison des émissions liées au transport routier en Lorraine pour les années 2010-2011-2012. Cette étude était limitée aux principaux axes de circulation, regroupant les axes structurants lorrains (autoroutes, routes nationales et départementales), ce qui représentait environ 5 200 kilomètres de voiries. Le présent document établit un bilan des émissions sur environ 17 000 kilomètres de voiries traités par Air Lorraine dans le cadre de son inventaire régional des émissions (Figure 1). Figure 1 : Réseau routier lorrain pris en compte. Le calcul des consommations de carburants et d émissions routières s appuie sur la méthodologie COPERT IV 2, qui résulte des travaux menés pour le compte de l Agence Européenne de l Environnement, adaptée à la Lorraine par des travaux complémentaires menés par l ASPA et le CEREMA Direction Territoriale Est (ancien CETE de l Est). Les sources étudiées sont classées suivant deux catégories : 2 COmputer Program to Calculate Emissions from Road, ETC-AAC (European Topic Center on Air and Climate Change - EEA (European Environment Agency), Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 9
Les sources linéaires regroupant les émissions du transport routier sur l ensemble des routes pour lesquelles des informations sur le trafic sont disponibles L ensemble des axes routiers disposant de données relatives à des trafics moyens journaliers est géo référencé au sein d un Système d Information Géographique (SIG). Pour permettre la réalisation de calculs d émissions polluantes liées aux sources linéaires, les informations suivantes sont renseignées : - le trafic moyen journalier annuel (TMJA), - le pourcentage de poids lourds, - un poste de référence (profils type journalier et mensuel établis à partir des stations de mesures permanentes SIREDO), - le nombre de voies, - la longueur de l axe, - la pente de l axe, - la capacité d une voie de l axe, - la classe administrative de la route, - le pourcentage estimé de véhicules circulant avec un moteur froid. Ensuite, le calcul des émissions linéaires est réalisé en 2 étapes : - calcul de la vitesse de circulation, - calcul des émissions polluantes associées. Le calcul des émissions se divise pour sa part en quatre étapes de calcul : - émissions à chaud, - surémissions à froid, - surémissions dues à la pente de la voie, - émissions par évaporation. Les sources surfaciques prenant en compte le trafic diffus des communes de Lorraine Les sources surfaciques représentent le trafic diffus des agglomérations qui n est pas pris en compte par les sources linéaires. Elles sont réparties au niveau du bâti des communes. Ces informations sont extraites de la base de données européenne d occupation des sols Corine Land Cover (données SOeS). La méthode de calcul du trafic surfacique consiste à évaluer la distance moyenne parcourue et la totalité des déplacements motorisés qui partent ou qui arrivent dans une commune, hors axes pris en compte pour les sources linéaires, et d en déduire les émissions. A titre indicatif, les émissions linéaires représentent plus de 90% des émissions liées au trafic routier contre moins de 10% pour les émissions surfaciques sur la région. Comme ce travail s attache à étudier uniquement les émissions des axes principaux de Lorraine, les émissions surfaciques n ont pas été intégrées dans les résultats. Outil de calcul utilisé Pour mettre en place ce calcul, Air Lorraine s appuie sur l outil baptisé CIRCUL AIR développé par l ASPA. CIRCUL AIR permet de calculer les consommations de carburants et les émissions polluantes annuelles des axes routiers en distinguant les parts des principaux types de véhicules (véhicules Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 10
particuliers essence, diesel et GPL, véhicules utilitaires légers essence et diesel, poids lourds, motos, bus diesel et GNV et autocars). CIRCUL AIR utilise des données de Trafic Moyen Journalier Annuel (TMJA) qui sont désagrégées à partir de profils de trafics journaliers et mensuels permettant de définir des trafics horaires par type de véhicule, par type de jour et par mois. Ces derniers prennent en compte l évolution des flux de trafic en fonction des jours fériés, des jours de la semaine et de l heure de la journée (heures de pointe par exemple). Les vitesses horaires sont alors intégrées dans les équations de COPERT IV afin de calculer des émissions horaires, puis ré-agrégées afin d'obtenir un résultat annuel. Les résultats comprennent les consommations de carburants, la combustion à chaud, le démarrage à froid, la pente de la route, les évaporations, l abrasion des freins, des pneus et de la route ainsi que les phénomènes de remise en suspension. CIRCUL AIR intègre des corrections dues à l âge du véhicule et à l évolution des carburants. Le principe de calcul réalisé par CIRCUL AIR est schématisé sur la figure 2 présentée ci-après. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 11
COPERT IV Emissions horaires Emissions annuelles Figure 2 : Principe de fonctionnement de l outil de calcul CIRCUL AIR. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 12
3.1.2. ferroviaire L inventaire des émissions d Air Lorraine utilise les informations fournies par Réseau Ferré de France (RFF) et la SNCF, comme base pour le calcul des émissions. Les informations issues de 74 lignes SNCF, dont la Ligne à Grande Vitesse (LGV) Est Européenne, sont utilisées. La figure 3 ci-dessous, représente le réseau ferroviaire pris en compte dans l inventaire. Il comprend environ 2 000 kilomètres de voies, dont 194 kilomètres pour la ligne LGV. Figure 3 : Réseau ferroviaire lorrain pris en compte. Les consommations d énergie et émissions de ce secteur proviennent du transport ferroviaire de voyageurs et de fret. Le calcul des émissions liées au trafic ferroviaire est réalisé à partir : Des données régionales de trafic par type de train (voyageurs/fret) par portion du réseau ferroviaire (RFF), De la proportion de trains diesel/électrique sur chaque portion (RFF). Le croisement de ces deux informations permet d estimer le nombre de trains.kilomètres électriques et diesels, de voyageurs et de fret, circulant sur chaque brin du réseau. Les consommations moyennes d énergie par kilomètre et par type de matériel ont été fournies par la SNCF. Les consommations d énergie peuvent alors être calculées pour chaque tronçon, chaque type de ligne et chaque type de traction. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 13
Les facteurs d émission utilisés sont ceux du guide OMINEA du CITEPA pour le diesel, et de l ADEME pour l électricité. 3.1.3. fluvial L inventaire des émissions d Air Lorraine utilise également des informations en provenance de Voies Navigables de France (VNF). Les informations issues de 29 écluses sont utilisées. La figure 4 ci-après, représente le réseau fluvial pris en compte dans l inventaire. Il comprend 704 kilomètres de voies navigables sur le territoire régional. Les consommations d énergie et émissions de ce secteur proviennent du transport de marchandises, de passagers, et des bateaux de plaisance. Les données de transport de marchandises fournies par VNF permettent d obtenir directement ou indirectement (à l aide d un outil SIG par exemple) le nombre de tonnes.kilomètres qui ont transité par segment de voie navigable. Les données de transport de voyageurs et la navigation de plaisance (comptages VNF) sont obtenues par écluse. Elles sont transposées par segment de voie navigable en considérant que le trafic est constant sur toute la longueur du segment. Les trafics obtenus par segment sont ensuite croisés avec les longueurs des segments et les consommations unitaires par type de bateau. Il est à noter que les navires de marchandises et de passagers fonctionnent au fioul domestique. Il est considéré que les navires de plaisance utilisent de l essence. Les émissions sont calculées à l aide des facteurs d émissions en provenance du guide OMINEA du CITEPA. Figure 4 : Réseau fluvial lorrain pris en compte. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 14
3.1.4. aérien Pour l évaluation des émissions du transport aérien, les informations des seuls aéroports civils ont été utilisées, les données des bases de l armée française n étant pas disponibles. Les données des quatre aéroports lorrains ont été recueillies : Aéroport Metz Nancy Lorraine, Aéroport Nancy Essey, Aéroport Epinal-Mirecourt, Aéroclub de Saint-Dié-Remomeix. Les consommations énergétiques et les émissions du transport aérien (y compris les hélicoptères) sont déterminées par cycle LTO (Landing-Take Off/Approche-Atterrissage-Roulage-Décollage- Montée). Elles sont calculées à partir des données de trafic reçues de la part de l Union des Aéroports Français et des aéroports et aérodromes de la région. Figure 5 : Description d un cycle LTO. Le trafic par type d avion est uniquement disponible pour l année 2002. Pour les années plus récentes, la répartition du nombre total de mouvements en nombre de mouvements par type d avion a donc été effectuée à partir de la répartition observée en 2002. Pour chaque couple type d avion/moteur, les émissions liées au cycle LTO sont calculées en s appuyant sur les temps des phases du cycle LTO et les facteurs d émissions et de consommations donnés par l OACI, l EPA, le GIEC et l EMEP/EEA par polluant, par type de moteur et pour chacune des phases. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 15
3.2 Évolution des trafics des différents moyens de transport entre 2002 et 2010 3.2.1. Trafic routier La Figure 6 ci-dessous représente l évolution du nombre de véhicules circulant en Lorraine par type de véhicule et pour les 3 années disponibles pour l inventaire des émissions. Une hausse globale de 11% du nombre de véhicules circulant est constatée au niveau régional entre 2002 et 2010. Cette hausse est continue pour les véhicules particuliers (+11,4% entre 2002 et 2010), les utilitaires (+18%) et les deux-roues (+12%). En ce qui concerne les poids lourds, une hausse de 4,2% est observée entre 2002 et 2010, avec une augmentation de 7% constatée entre 2002 et 2006 et une baisse de 2,6% entre 2006 et 2010. Il est important de noter que concernant les véhicules particuliers, la part des véhicules diesel est passée de 55% en 2002 à 72% en 2010 (64% en 2006). La diésélisation du parc est également notable sur les utilitaires, mais la progression est bien moindre, car les utilitaires diesel représentaient déjà presque 90% du parc circulant en Lorraine en 2002 (92% en 2006 et 95 % en 2010) (Figure 7). Figure 6: Évolution du nombre de véhicules circulant en Lorraine. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 16
Figure 7 : Part des véhicules diesels pour les véhicules particuliers et les utilitaires. Le graphique ci-dessous présente la proportion des 4 types de véhicules dans la circulation lorraine totale en 2010. La part des différents types de véhicules est constante entre les 3 années de référence (écarts inférieurs à 1% par rapport à 2002 et 2006). C est pourquoi seules les données 2010 sont présentées ci-dessous. Figure 8 : Part des différents types de véhicules dans la circulation routière. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 17
3.2.2. Trafic ferroviaire La Figure 9 présente l évolution du trafic ferroviaire moyen journalier. Il s agit des trafics moyens par sillon ferroviaire : un train lors de son trajet peut parcourir plusieurs sillons, il sera donc comptabilisé autant de fois que de sillon qu il emprunte. Que ce soit pour le transport de fret ou le transport de voyageurs, une baisse de la circulation est constatée entre 2002 et 2006. Pour le transport de voyageurs, cette diminution, relativement modérée, est de l ordre de 7%. En revanche, le transport de fret enregistre une baisse importante, égale à 35 % entre 2002 et 2006. Cette réduction est compensée entre 2006 et 2010, puisque la circulation ferroviaire de 2010 est équivalente à celle observée en 2002. Figure 9: Evolution du trafic ferroviaire moyen journalier en Lorraine entre 2002 et 2010. En relation avec les émissions polluantes, il est essentiel de s intéresser à l énergie utilisée par les motrices, les trains électriques ne produisant aucune pollution liée à la combustion (ils produisent toutefois des poussières fines liées à l usure des freins, des rails et des caténaires). Le graphique fourni ci-après présente le nombre de trains circulant par type de transport et par type de source d énergie pour les 3 années de référence. La part des trains diesel a baissé de 3 % entre 2002 et 2010. Il est également important de noter l inauguration en 2007 de la 1 ère phase de la ligne LGV Est Européenne. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 18
Figure 10: Répartition des trains circulant en Lorraine entre 2002 et 2010 par type de transport et de source d énergie. 3.2.3. Trafic fluvial Les informations utilisées pour estimer le trafic fluvial pour les navires de marchandises et pour les navires de passagers/plaisance sont différentes. En effet, dans le premier cas, le tonnage de marchandises transporté par kilomètre est utilisé (t*km et non pas t/km). Dans le second cas, pour les navires de passagers/plaisance, c est le nombre de passages d écluses qui est utilisé. Le graphique ci-après présente l évolution de ces deux indicateurs pour les années 2002, 2006 et 2010. Concernant le trafic de marchandises, après une hausse de plus de 12% entre 2002 et 2006, l activité a marqué le pas et une baisse de presque 9% est relevée entre 2006 et 2010. Pour le trafic de passagers/plaisance, la baisse a été très forte entre 2002 et 2006 (-13 %) mais s est stabilisée par la suite avec seulement -2,5% entre 2006 et 2010. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 19
Figure 11: Évolution du trafic fluvial en Lorraine entre 2002 et 2010. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 20
3.2.4. Trafic aérien Le graphique ci-dessous présente l évolution du nombre de cycles LTO sur les quatre aéroports lorrains pris en compte dans l inventaire Air Lorraine. Sur la période 2002-2010, une baisse de 25% de l activité aérienne a été relevée, mais ce chiffre global masque des évolutions différentes selon les aéroports. 30000 Évolution du nombre de mouvements sur les aéroports lorrains 25000 20000 15000 10000 5000 0 2002 2006 2010 Aéroport Metz Nancy Lorraine Nancy Essey Epinal-Mirecourt Aéroclub de Saint-Dié-Remomeix Figure 12: Évolution du trafic aérien entre 2002 et 2010. L aéroport de Metz-Nancy-Lorraine, qui concentre l essentiel du trafic aérien régional, a connu une baisse d activité de plus de 30% entre 2002-2006 et de même entre 2006-2010, pour atteindre une baisse de 57% sur l ensemble de la période 2002-2010. Un phénomène semblable a été constaté sur l aéroport d Epinal-Mirecourt dont l activité s est réduite de 50% en 8 ans. Pour l aéroport de Nancy-Essey, après une diminution de 11% de son activité entre 2002 et 2006, l aéroport a quasiment retrouvé en 2010 son niveau d activité de 2002. Globalement, une baisse faible, de l ordre de 2%, est observée entre 2002 et 2010. Concernant l aéroclub de Saint-Dié-Remomeix, aucune donnée n a été obtenue pour 2006 et 2010. Pour réaliser les différents calculs d émissions, son activité a donc été considérée comme stable sur la période 2002-2010. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 21
3.3 Evolution des émissions et des consommations énergétiques des différents moyens de transport en Lorraine entre 2002 et 2010 3.3.1 Consommations énergétiques liées aux transports Le secteur des transports est le 2 ème secteur consommateur d énergie en Lorraine, derrière l industrie. Il représente environ 24% de l énergie consommée contre environ 39% pour l industrie (données 2010). Le tableau ci-après présente les consommations d énergie et leurs évolutions pour les quatre moyens de transport pris en compte dans cette étude. Il concerne l utilisation de l énergie finale, c est-à-dire l énergie utilisée directement par les moyens de transports, et non l énergie primaire qui inclut un facteur de perte, notamment dans le réseau pour l énergie électrique. Sont indiquées dans ce tableau les consommations énergétiques (en tonnes d équivalent pétrole, TEP), les évolutions des quantités d énergie consommées entre les 3 années de référence, ainsi que la part (en %) des différents moyens de transports dans la consommation totale des transports en Lorraine. Pour faciliter la lecture des évolutions, le tableau contient des pictogrammes : indique une baisse de plus de 5%, que l évolution reste dans une marge de +/- 5% c est-à-dire une relative stabilité, et indique une augmentation de la consommation énergétique de plus de 5%. Tableau 1 : Evolution des consommations énergétiques par type de transport. Énergie finale (TEP) Énergie finale (% des consommations du transport) 2002 2006 2010 Évolution 2002-2006 Évolution 2006-2010 Évolution 2002-2010 2002 2006 2010 aérien 4 454 3 564 2 542-20,0% -28,7% -42,9% 0,2% 0,2% 0,1% ferroviaire 49 750 40 680 57 848-18,2% +42,2% +16,3% 2,7% 2,2% 3,1% fluvial 10 202 11 181 9 967 +9,6% -10,9% -2,3% 0,6% 0,6% 0,5% routier 1 754 957 1 783 799 1 801 859 +1,6% +1,0% +2,7% 96,5% 97,0% 96,2% TOTAL 1 819 363 1 839 224 1 872 218 +1,1% +1,8% +2,9% Ce tableau met en évidence l importance de la consommation énergétique liée aux transports routiers qui représentent plus de 96% des consommations totales, et cela pour les 3 années. Le transport ferroviaire (traction diesel) arrive en seconde position, avec 3% de la consommation énergétique des transports en Lorraine en 2010. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 22
Concernant les consommations d énergie finale par moyen de transport, il existe une corrélation directe entre les évolutions de l activité et les évolutions des consommations. Pour le transport aérien, une baisse de 26% du nombre de cycles atterrissage/décollage a été relevée entre 2002 et 2010, mais cette baisse atteint presque 60% pour l aéroport régional de Metz-Nancy- Lorraine. Comme cet aéroport accueille les plus gros porteurs, et donc les avions les plus gourmands en énergie, une baisse globale de 43% de la consommation énergétique est constatée entre 2002 et 2010. Concernant le transport ferroviaire, le nombre de trains circulant en Lorraine a baissé de 19 % entre 2002 et 2006, ce qui s est traduit par une baisse de 18% de la consommation. En revanche, entre 2006 et 2010, la hausse de 25% du trafic s est accompagnée d une augmentation du kilométrage parcouru, ce qui a entraîné une hausse de 42 % de la consommation entre ces 2 années. Sur l ensemble de la période 2002-2010, le trafic a connu une relative stabilité (+2%), mais le kilométrage parcouru a augmenté significativement (+23% des trains.km/jour) ce qui explique la hausse de 16% de la consommation énergétique en 8 ans. La hausse de la consommation énergétique entre 2002 et 2006 du transport fluvial (+10%) s explique par la hausse du tonnage transporté (+13%). Cette hausse n est pas compensée par la baisse importante de la navigation passagers/plaisance (-13%), car les navires de fret sont des navires beaucoup plus puissants et qui ont donc une consommation plus importante. Les navires de fret représentent 54% des passages sur les écluses pour lesquelles Air Lorraine dispose du nombre de passages. La baisse du trafic de fret entre 2006 et 2010 s est directement traduite par une baisse de 11 % de la consommation. Sur la période 2002-2010, la consommation énergétique du transport fluvial est restée relativement stable avec une modeste baisse de 2%, largement inférieure à l incertitude des calculs. Le cas du transport routier est particulier. Comme indiqué précédemment, la hausse du trafic des véhicules particuliers (+11%), des utilitaires (+18%) et des deux-roues (+12%) a été continue entre 2002 et 2010, et le trafic poids-lourds s est relativement stabilisé, alors que la consommation d énergie n a augmenté que de 3% dans le même temps. Ceci s explique par les améliorations techniques significatives réalisées par les constructeurs, par la mise en application des normes Euro qui limitent les émissions polluantes des véhicules et donc entraînent une réduction de leurs consommations de carburants. La consommation énergétique totale des moyens de transport reste globalement stable entre 2002 et 2010 (+3%). Le transport routier est le secteur des transports qui guide les évolutions globales de consommations énergétiques. En effet, la route reste de loin le moyen de transport le plus énergivore en comparaison des moyens de transports fluvial, aérien et ferré. 3.3.2 Emissions de particules fines (PM 10 et PM 2,5 ) Avec 20% des émissions de PM 10, le secteur des transports est le 4 ème secteur émetteur pour ce polluant en Lorraine, derrière l agriculture (27% des émissions en 2010), l industrie (23%) et le résidentiel/tertiaire (20%). Pour les PM 2,5, il correspond au 2 ème secteur émetteur (26%), après le résidentiel (36%) et devant l industrie (19%). Les deux tableaux suivants donnent respectivement les tonnages de poussières fines PM 10 et PM 2.5 émises par les transports en Lorraine pour les 3 années de référence. Ils indiquent également les Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 23
pourcentages d évolution entre les 3 années (comme pour les consommations énergétiques les pictogrammes facilitent la lecture de ce tableau : baisse de 5% ou plus, stabilité entre -5% et +5%, hausse de 5% ou plus), ainsi que les parts par type de transport des émissions de poussières dans les émissions totales. Tableau 2 : Evolution des émissions de poussières PM 10 par type de transport. Poussières PM 10 (kilotonnes) Poussières PM 10 (% des émissions du transport) 2002 2006 2010 Évolution 2002-2006 Évolution 2006-2010 Évolution 2002-2010 2002 2006 2010 aérien 0,86 0,62 0,46-28,1% -26,4% -47,2% 0,02% 0,02% 0,02% ferroviaire 369 289 394-21,8% +36,3% +6,5% 9,93% 9,41% 13,58% fluvial 35 39 35 10,0% -11,0% -2,1% 0,95% 1,27% 1,20% routier 3 316 2 739 2 470-17,4% -9,8% -25,5% 89,10% 89,29% 85,21% TOTAL 3 722 3 068 2 898-17,6% -5,5% -22,1% Tableau 3 : Evolution des émissions de poussières PM 2,5 par type de transport. Poussières PM 2,5 (kilotonnes) Poussières PM 2,5 (% des émissions du transport) 2002 2006 2010 Évolution 2002-2006 Évolution 2006-2010 Évolution 2002-2010 2002 2006 2010 aérien 0,40 0,30 0,22-24,9% -25,5% -44,1% 0,01% 0,01% 0,01% ferroviaire 193 146 195-24,4% 33,3% 0,7% 6,56% 6,35% 9,48% fluvial 33 37 33 +10,1% -11,0% -2,0% 1,13% 1,60% 1,59% routier 2 724 2 119 1 827-22,2% -13,8% -32,9% 92,30% 92,04% 88,91% TOTAL 2 951 2 303 2 055-22,0% -10,8% -30,4% Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 24
Comme pour les consommations énergétiques, la part des émissions de poussières dues au transport routier dans les émissions totales du transport est très largement prépondérante (en 2010, 85% des émissions de PM 10 et 89% des émissions de PM 2,5 ). Mais à la différence de l énergie, les émissions de poussières dues au transport ferroviaire ne sont pas négligeables et représentent en 2010 14% des émissions de PM 10 et 9% des émissions totales de PM 2,5. Ceci s explique par le fait que plus de 77% des poussières PM 10 et plus de 58% des poussières PM 2,5 sont produites, non pas par les moteurs, mais par les usures des freins, des rails et des caténaires, et sont donc indépendantes de la consommation énergétique. Pour le transport aérien, la baisse de l activité de l aéroport régional se traduit directement par un recul des émissions de poussières PM 10 (-47 % entre 2002 et 2010) et de PM 2,5 (-44% entre 2002 et 2010). Comme indiqué précédemment, la part des poussières fines produites par le transport ferroviaire n est pas marginale, mais l évolution des quantités émises suit globalement les variations de l activité. Comme pour la consommation énergétique, même si le nombre de trains a assez peu évolué entre 2002 et 2010, la hausse du kilométrage parcouru explique la hausse de 6% des émissions de PM 10 entre ces deux dates. Cette hausse du kilométrage impacte moins les PM 2,5 car les particules liées aux usures sont globalement plus grosses que celles liées au moteur diesel et donc l augmentation du nombre de trains électriques par rapport aux trains diesel a un effet plus marqué sur la production de particules PM 10. Les émissions de poussières émises par le transport fluvial qui, à la différence des autres modes de transport ne sont issues que des moteurs, sont directement corrélées à la consommation énergétique. La baisse de 2,3% de la consommation entre 2002 et 2010 se traduit par une diminution quasi équivalente des émissions de poussières fines (-2% pour les PM 2,5 et -2,1% pour les PM 10 ). Concernant le transport routier, les améliorations techniques apportées par les constructeurs sur les motorisations pour réduire les émissions de poussières ont encore plus d impacts que les améliorations liées à la généralisation progressive des filtres à particules sur les diesels, qui représentent en 2010 72% du parc automobile. Ces améliorations compensent largement la hausse du trafic, qui s accompagne inéluctablement d une hausse des poussières émises en raisons des usures (freins, suspensions, routes). Globalement, on enregistre une baisse de plus de 25% des émissions de PM 10 et de 33% des émissions de PM 2,5. Comme pour la consommation énergétique, même si l influence du transport ferroviaire est plus marquée ici, les évolutions des émissions de poussières, aussi bien pour les PM 10 que pour les PM 2,5, suivent globalement celles du transport routier. 3.3.3 Emissions d oxydes d azote (NO x ) Le secteur des transports est le 1 er secteur émetteur d oxydes d azote en Lorraine. Il représentait en 2010 42% des émissions de NO x, soit près de deux fois plus que le secteur de la transformation d énergie, second secteur émetteur. Le tableau 4 présente les tonnages d oxydes d azote émis par les transports en Lorraine pour les trois années de référence, ainsi que les différents pourcentages d évolution. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 25
Tableau 4 : Evolution des émissions d oxydes d azote par type de transport. Oxydes d azote (kilotonnes) Oxydes d azote (% des émissions du transport) 2002 2006 2010 Évolution 2002-2006 Évolution 2006-2010 Évolution 2002-2010 2002 2006 2010 aérien 43 38 27-9,6% -30,1% -36,8% 0,11% 0,11% 0,09% ferroviaire 693 467 573-32,5% +22,7% -17,2% 1,74% 1,33% 1,95% fluvial 371 412 366 +11,0% -11,2% -1,4% 0,93% 1,18% 1,25% routier 38 710 34 101 28 403-11,9% -16,7% -26,6% 97,22% 97,38% 96,71% TOTAL 39 816 35 019 29 369-12,0% -16,1% -26,2% À la différence des consommations énergétiques et des poussières, les oxydes d azote sont produits uniquement par les phénomènes de combustion. Les trains électriques ne produisent donc pas d oxydes d azote. Les transports non routiers (aérien, ferroviaire et fluvial) représentent seulement environ 3% des émissions totales de NO x dues aux transports. Pour le transport aérien, les quantités émises ne représentent que quelques dizaines de kilotonnes par an, soit environ 0,001% des émissions totales d oxydes d azote en Lorraine (et au maximum 0,11% des émissions liées aux transports). Là encore, la baisse de l activité des aéroports lorrains, et principalement de l aéroport régional, a entraîné une baisse d environ 37% des émissions de NO x. Les émissions de NO x du transport ferroviaire sont directement corrélées aux évolutions du trafic des motrices diesel. Entre 2002 et 2006, le nombre de trains diesel a baissé de 30% ce qui s est traduit par une baisse de 33% des émissions de NO x. Le constat est le même entre 2006 et 2010 (+23% d émissions de NO x pour +22% de trains diesel circulant en Lorraine). Globalement, une baisse de 17% des émissions de NO x est observée entre 2002 et 2010 pour le transport ferroviaire. Pour le transport fluvial, là encore, les évolutions des émissions sont quasiment identiques à celles de l énergie consommée. Les écarts sur les pourcentages d évolutions des émissions de NO x sont égaux à ceux des consommations d énergie, à moins de 2% près, ce qui reste inférieur aux incertitudes liées aux calculs des émissions. Concernant le transport routier, l amélioration de la motorisation des véhicules évoquée précédemment joue ici aussi un rôle important. Malgré la hausse régulière du nombre de véhicules circulants, les émissions de NO x ont baissé de plus 26% entre 2002 et 2010. Comme pour les autres polluants, l évolution des émissions de NO x dues aux transports est guidée par les transports routiers, qui représentent environ 97% des émissions totales liées aux différents types de transports en Lorraine. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 26
3.3.4 Emissions de benzène En Lorraine, le secteur des transports était, en 2010, le 2 ème secteur émetteur de benzène. Les émissions de benzène des transports représentaient environ 24% des émissions totales de ce polluant sur la région, à égalité avec le secteur résidentiel, mais derrière l industrie (39%). Le tableau 5 présente les tonnages de benzène émis par les transports en Lorraine pour les 3 années de référence, ainsi que les divers pourcentages d évolution. Tableau 5 : Evolution des émissions de benzène par type de transport. Benzène (kg) Benzène (% des émissions du transport) 2002 2006 2010 Évolution 2002-2006 Évolution 2006-2010 Évolution 2002-2010 2002 2006 2010 aérien 226 170 132-24,9% -21,9% -41,4% 0,06% 0,09% 0,13% ferroviaire 57 38 47-32,5% +22,7% -17,2% 0,01% 0,02% 0,05% fluvial 7 786 7 344 6 881-5,7% -6,3% -11,6% 2,0% 3,7% 6,9% routier 377 324 191 611 92 548-49,2% -51,7% -75,5% 97,9% 96,2% 92,9% TOTAL 385 393 199 162 99 609-48,3% -50,0% -74,2% A la différence des polluants précédents, le benzène n est pas uniquement présent au niveau de l échappement des moteurs, mais une part des émissions de benzène provient également de l évaporation du carburant contenu dans les réservoirs des véhicules. Il est aussi important de préciser que le benzène provient presque exclusivement des véhicules à essence sans plomb. En effet, ce composé est utilisé comme additif pour ce carburant à hauteur de 1%, alors que la législation impose un niveau de benzène résiduel dans le diesel inférieur à 0,02%. Comme pour les autres polluants, le transport routier est le 1 er contributeur des émissions de benzène liées aux transports. Presque 93% de ces émissions proviennent de ce secteur. Entre 2002 et 2010, les quantités totales de benzène émises par les différents types de transports ont diminué de plus de 74%. Les émissions de benzène liées aux transports routiers ont diminué de plus de 75% entre 2002 et 2010, alors que celles liées aux transports fluviaux (2 ème secteur des transports émetteur de benzène) n ont baissé que de 12%. La part du transport fluvial a donc mécaniquement augmenté par rapport aux émissions totales (2% des émissions totales de benzène provenaient du transport fluvial en 2002 contre presque 7% en 2010). Pour le transport fluvial, la majorité des émissions de benzène provient des navires de plaisance qui utilisent de l essence comme carburant. Comme le nombre de navires de plaisance est en baisse Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 27
entre 2002, 2006 et 2010, les quantités de benzène émises par le transport fluvial sont elles aussi en baisse depuis 2002 (-12% entre 2002 et 2010). Encore une fois, la baisse de l activité des aéroports lorrains a entraîné une baisse progressive des émissions de benzène. Entre 2002 et 2010, cette baisse s élève à 41% environ. Comme indiqué précédemment, le diesel ne contient que des traces de benzène, ce qui explique que le transport ferroviaire n émet que des quantités extrêmement faibles de ce polluant (moins de 60 kg/an). Les quantités de benzène émises par ce secteur sont proportionnelles au trafic de trains diesel, ce qui explique la hausse relevée entre 2006 et 2010, en corrélation avec les données de trafic. Sur l ensemble de la période 2002-2010, la réduction des émissions de benzène atteint 17%. Concernant le transport routier, la baisse des émissions de benzène est très significative : les émissions de benzène ont été divisées par 2 entre 2002 et 2006, et encore une fois par 2 entre 2006 et 2010 (soit 75% de baisse entre 2002 et 2010). Cette baisse s explique par la diésélisation du parc automobile. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 28
3.3.5 Emissions de dioxyde de carbone En 2010 en Lorraine, le secteur le plus émetteur de dioxyde de carbone (CO 2 ) était le secteur de la production d énergie (34%), suivi du secteur industriel (30%). Les transports ne sont que 3 ème avec environ 19% des émissions totales. Le tableau 6 présente les tonnages de CO 2 émis par les transports en Lorraine pour les 3 années de référence. Il indique également les pourcentages d évolution entre les 3 années. Tableau 6: Evolution des émissions de dioxyde de carbone par type de transport. CO 2 (tonnes) CO 2 (% des émissions du transport) 2002 2006 2010 Évolution 2002-2006 Évolution 2006-2010 Évolution 2002-2010 2002 2006 2010 aérien 13 346 10 680 7 619-20,0% -28,7% -42,9% 0,26% 0,21% 0,15% ferroviaire 54 860 37 006 45 397-32,5% +22,7% -17,2% 1,07% 0,71% 0,86% fluvial 31 943 35 026 31 219 +9,7% -10,9% -2,3% 0,63% 0,68% 0,59% routier 5 006 423 5 101 872 5 164 205 +1,9% +1,2% +3,2% 98,04% 98,40% 98,40% TOTAL 5 106 573 5 184 585 5 248 440 +1,5% +1,2% +2,8% Comme pour les oxydes d azote, 100% des émissions de CO 2 sont liés à la combustion et donc à la motorisation. Les émissions des moyens de transport non routiers représentent moins de 2% des émissions totales régionales. Comme les émissions de CO 2 sont directement liées à la combustion, l évolution des émissions en CO 2 pour les modes de transport utilisant uniquement des combustibles fossiles est parfaitement corrélée à l évolution des consommations d énergie. C est pourquoi, les pourcentages d évolution entre les 3 années de référence pour les transports aériens et fluviaux sont similaires pour les émissions de CO 2 et les consommations d énergie. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 29
3.4 Conclusions sur l évolution des émissions polluantes liées aux transports en Lorraine En Lorraine, parmi les quatre modes de transport pris en compte dans cette étude (routier, ferroviaire, fluvial et aérien), le transport routier reste le 1 er secteur consommateur d énergie ainsi que le 1 er secteur émetteur de polluants. Ce bilan permet de mettre en évidence la prépondérance des consommations énergétiques et des émissions polluantes associées au secteur des transports routiers en comparaison aux autres types de transports (aérien, fluvial, ferroviaire). En 2010, les émissions polluantes liées aux transports routiers représentaient 85% des émissions pour les PM 10 et 98% pour le CO 2. Pris dans la globalité, l importance des transports routiers est telle que les évolutions individuelles des émissions des autres types de transports sont quasiment masquées. Tableau 7 : Synthèse des évolutions des consommations énergétiques et des émissions par type de transport. Synthèse des évolutions 2002-2010 Consommations énergétiques CO 2 PM 10 PM 2,5 NO x Benzène aérien -42,9% -42,9% -47,2% -44,1% -36,8% -41,4% ferroviaire +16,3% -17,2% +6,5% +0,7% -17,2% -17,2% fluvial -2,3% -2,3% -2,1% -2,0% -1,4% -11,6% routier +2,7% +3,2% -25,5% -32,9% -26,6% -75,5% TOTAL +2,9% +2,8% -22,1% -30,4% -26,2% -74,2% Concernant le transport routier, une hausse globale du trafic routier d environ 11% est observée entre 2002 et 2010 (hausse de la circulation des véhicules légers, véhicules particuliers et utilitaires, et stabilité de la circulation de poids-lourds). La nette hausse de la part des véhicules particuliers diesel au sein du parc automobile est à relever (72% en 2010 contre 55% en 2002). A l exception des émissions de dioxyde de carbone qui connaissent une hausse entre 2002 et 2010 (+3,2%), en lien avec l augmentation de trafic observée et les consommations énergétiques associées, les émissions de particules, d oxydes d azote et de benzène font apparaitre des baisses notables d émissions entre 2002 et 2010. Elles sont de l ordre de 26% pour les PM 10, 33% pour les PM 2,5, 27% pour les oxydes d azote et atteignent 76% pour le benzène. Ceci s explique, d une part, par l amélioration des motorisations pour les particules et les oxydes d azote, et d autre part, par la diésélisation du parc pour le benzène (ce dernier est utilisé comme additif pour l essence sans plomb alors qu il n est présent qu à l état de trace dans le diesel). Pour le transport aérien, les consommations énergétiques et les niveaux d émissions de tous les polluants sont en diminution, en raison de la baisse d activité des aéroports lorrains, et principalement de l aéroport régional Metz-Nancy-Lorraine (57% de baisse d activité entre 2002 et 2010). A titre d information, cette réduction d activité induit une diminution de 43% des consommations énergétiques, 37% des émissions d oxydes d azote et 47% des émissions de PM 10. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 30
Concernant le transport ferroviaire, le nombre de trains fonctionnant au diesel étant en baisse et les trains électriques n étant pas émetteurs de polluants gazeux (CO 2, NO x, benzène), les émissions de ces polluants sont en baisse entre 2002 et 2010 (-17%). Pour les polluants particulaires (PM 10 et PM 2,5 ), ils sont non seulement émis par les moteurs, mais aussi par l usure des rails, des caténaires et des freins. L augmentation du nombre de trains circulant en Lorraine et également des distances parcourues a entraîné une hausse des émissions de poussières PM 10 (+7 % entre 2002 et 2010). Les poussières issues des usures sont principalement des particules de taille supérieure à 2,5 µm, c est pourquoi cette hausse n impacte quasiment pas les émissions de poussières PM 2,5 (+1% entre 2002 et 2006). Concernant le transport fluvial, la navigation de fret a connu un regain important d activité entre 2002 et 2006 (+12%), puis une diminution entre 2006 et 2010 (-9%), pour retrouver son niveau de 2002. Les émissions de polluants ont suivi cette évolution et ont augmenté d environ 10% entre 2002 et 2006, mais sont globalement stables sur la période 2002-2010. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 31
4 Etude prospective des émissions liées au transport routier à l horizon 2020 sur les zones d agglomérations de Metz-Thionville et Nancy 4.1 Méthodologie L objectif principal ici est de caractériser l évolution potentielle du trafic routier et des émissions associées à l horizon 2020. Cette analyse est réalisée sur les zones d agglomérations de Metz- Thionville et Nancy. Les périmètres pris en compte correspondent à ceux des Plans de Protection de l Atmosphère (PPA des Trois Vallées et de l Agglomération de Nancy). L année de référence permettant de caractériser l état initial est 2006, cette année étant celle de référence prise en compte dans le cadre des PPA. La méthodologie de calcul sur les deux zones d agglomérations est identique à celle décrite chapitre dans le 3.1.1. Le parc automobile utilisé est issu du rapport OPTINEC4 du CITEPA. Afin d élaborer le tendanciel à l horizon 2020 sur les deux zones, les méthodes suivantes ont été employées : Sur les agglomérations de Metz-Thionville, des données de circulation estimées à l horizon 2020 ont été utilisées (source : CEREMA Direction Territoriale Est), couplé à des extrapolations des données 2006-2010. Sur l agglomération de Nancy, aucune donnée prospective n est disponible. Une extrapolation linéaire a donc été réalisée afin d obtenir des données à l horizon 2020 et s est basée sur les évolutions tendancielles du trafic sur la période 2006-2010 sur les différents axes pris en compte dans l étude. Une description détaillée de la méthode employée est disponible dans le rapport «Évaluation des émissions de polluants atmosphériques en Lorraine à l horizon 2015» (Air Lorraine/université de Lorraine 2012 - A. DHET gestion de l environnement) En raison de la forte incertitude sur les informations de trafic utilisées pour 2020, et donc sur les estimations des quantités de polluants émises en 2020, la suite de l étude n indique que des tendances d évolution. Pour les mêmes raisons, les types de véhicules ont été regroupés, et ne sont indiquées que les évolutions totales des émissions polluantes du transport routier. 4.2 Zone d agglomération de Metz-Thionville 4.2.1. La zone d étude Le PPA des 3 Vallées regroupe 67 communes du sillon mosellan, des vallées industrielles de la Fensch et de l Orne (Figure 13 : Limites topographiques (1) et administratives du PPA des 3 Vallées (2)). Le secteur géographique concerné s étend sur 540 km 2, soit environ 10% du département de la Moselle. Les contours de la zone sont délimités par : - la partie Sud de Metz et la partie Nord de Thionville ; les deux agglomérations respectives sont incluses dans l aire d étude ; - le cours d eau de la Moselle située à l Est et la limite administrative avec le département de la Meurthe-et-Moselle à l Ouest. Deux unités urbaines (distance entre 2 bâtiments inférieure à 200 mètres) recouvrent une bonne partie de ce territoire : - celle de Metz qui englobe la vallée de l Orne ; Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 32
- celle de Thionville qui englobe la vallée de la Fensch. L urbanisation est quasi continue tout le long du sillon mosellan, notamment à proximité de l autoroute A31. (1) (2 ) Figure 13 : Limites topographiques (1) et administratives du PPA des 3 Vallées (2). Copie et reproduction interdite SCAN 25 IGN Paris 2006 Jusqu au milieu des années 70, la mono-industrie liée à l activité sidérurgique prédominait dans les vallées de l Orne et de la Fensch (secteur minier inclus). Les restructurations massives ont diversifié les secteurs économiques et leur répartition géographique avec la poussée des activités tertiaires concentrant les emplois dans les grands centres urbains (Metz et Thionville). Le sillon mosellan a vu quant à lui fleurir de nombreuses zones d activités et commerciales. A ceci s ajoute l impact du Grand-Duché du Luxembourg qui emploie quotidiennement plusieurs dizaines de milliers de personnes. Le réseau routier intégré dans ce périmètre couvre 1 116 kilomètres de voiries. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 33
4.2.2. Nombre de véhicules en circulation La figure 14 et le tableau 8 ci-dessous présentent l évolution estimée de la circulation entre 2006 et 2020 sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. Les estimations réalisées montrent une hausse globale de la circulation de l ordre de 25% sur l ensemble de la zone étudiée. Il n est pas possible d attribuer cette augmentation globale spécifiquement à un type de déserte : locale ou intercommunale. Figure 14 : Évolution du nombre de véhicules circulant sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. Tableau 8 : Evolution du trafic sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. Evolution du trafic Pourcentage d axes routiers Cumul Diminution >50% 6% Diminution de 25 à 50% 5% Diminution de 0 à 25% 33% Augmentation de 0 à 25% 11% Augmentation de 25 à 50% 31% Augmentation >50% 14% 45% 56% 4.2.3. Consommation énergétique Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 34
La figure 15 et le tableau 9 ci-dessous montrent l évolution estimée des consommations énergétiques entre 2006 et 2020 sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. Une hausse moyenne de la consommation énergétique de 30% est constatée sur la zone d étude. Elle est directement liée à l augmentation de la circulation. À la différence des émissions polluantes, les améliorations réalisées par les constructeurs automobiles pour les motorisations ne devraient plus permettre des gains de consommation en carburant significatifs. Actuellement, aucune étude prospective sur le développement et la prise en compte des motorisations électriques n est disponible. Figure 15 : Évolution de la consommation énergétique sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. Tableau 9 : Evolution de la consommation énergétique sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. Evolution de la consommation énergétique Pourcentage d axes routiers Cumul Diminution >50% 7% Diminution de 25 à 50% 22% Diminution de 0 à 25% 16% Augmentation de 0 à 25% 11% Augmentation de 25 à 50% 11% Augmentation >50% 32% 45% 55% Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 35
4.2.4. Poussières PM 10 La figure 16 et le tableau 10 ci-dessous dévoilent l évolution estimée des émissions de poussières PM 10 entre 2006 et 2020 sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. Les estimations mettent en évidence une baisse moyenne des émissions de PM 10 de l ordre de 25% sur l ensemble de la zone d étude. Comme indiqué dans la 1 ère partie de ce rapport, les améliorations techniques et notamment les filtres à particules sur les véhicules diesel entraînent une réduction importante des émissions de poussières fines liées à la combustion des carburants. À l horizon 2020, ces dispositifs devraient se généraliser sur le parc de véhicules circulant avec la réduction progressive de la proportion de véhicules anciens. Ces améliorations compensent largement la hausse des émissions de poussières liées à l augmentation de la circulation. Figure 16 : Évolution des émissions de PM 10 sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. Tableau 10 : Evolution des émissions de PM 10 sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. Evolution des émissions de PM 10 Pourcentage d axes routiers Cumul Diminution >50% 38% Diminution de 25 à 50% 23% Diminution de 0 à 25% 26% Augmentation de 0 à 25% 5% Augmentation de 25 à 50% 2% Augmentation >50% 6% 87% 13% Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 36
4.2.5. Poussières PM 2.5 La figure 17 et le tableau 11 ci-dessous présentent l évolution estimée des émissions de poussières PM 2,5 entre 2006 et 2020 sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. À l instar des poussières PM 10, les émissions de poussières PM 2,5 sont en baisse sur l ensemble de la zone. Cette diminution est de l ordre de 40%. Les améliorations techniques des motorisations ont un impact plus important sur la réduction des émissions de poussières PM 2,5 en comparaison avec celles des poussières PM 10, car les usures des organes mécaniques des véhicules et des routes produisent principalement des poussières de diamètre supérieur à 2,5 µm. Figure 17 : Évolution des émissions de PM 2,5 sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. Tableau 11 : Evolution des émissions de PM 2,5 sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. Evolution des émissions de PM 2,5 Pourcentage d axes routiers Cumul Diminution >50% 49% Diminution de 25 à 50% 33% Diminution de 0 à 25% 10% Augmentation de 0 à 25% 2% Augmentation de 25 à 50% 1% Augmentation >50% 4% 92% 8% Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 37
4.2.6. Oxydes d azote La figure 18 et le tableau 12 ci-dessous dévoilent l évolution estimée des émissions d oxydes d azote entre 2006 et 2020 sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. Là encore, les améliorations techniques sur les motorisations et la disparition progressive des véhicules anciens plus polluants devraient engendrer une baisse de l ordre de 40% des émissions d oxydes d azote sur la zone d étude à l horizon 2020. Figure 18 : Évolution des émissions de NOx sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. Tableau 12 : Evolution des émissions de NOx sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. Evolution des émissions de NOx Pourcentage d axes routiers Cumul Diminution >50% 50% Diminution de 25 à 50% 29% Diminution de 0 à 25% 11% Augmentation de 0 à 25% 4% Augmentation de 25 à 50% 1% Augmentation >50% 4% 90% 10% Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 38
4.2.7. Benzène La figure 19 et le tableau 13 ci-dessous montrent l évolution estimée des émissions de benzène entre 2006 et 2020 sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. Comme indiqué dans la 1 ère partie (chapitre Erreur! Source du renvoi introuvable.) de ce rapport, une baisse significative de 74% des émissions de benzène a été constatée entre 2002 et 2010, baisse liée à la diésélisation du parc automobile. Ce phénomène devrait se poursuivre à l horizon 2020 et un recul de l ordre de 80% des émissions de benzène émises dans l air est estimé pour 2020. Figure 19 : Évolution des émissions de benzène sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. Tableau 13 : Evolution des émissions de benzène sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. Evolution des émissions de benzène Pourcentage d axes routiers Cumul Diminution >50% 97% Diminution de 25 à 50% 1% Diminution de 0 à 25% <1% Augmentation de 0 à 25% <1% Augmentation de 25 à 50% <1% Augmentation >50% 1% 99% 1% Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 39
4.2.8. Dioxyde de carbone La figure 20 et le tableau 14 ci-dessous présentent l évolution estimée des émissions de dioxyde de carbone entre 2006 et 2020 sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. Dans le cas des véhicules thermiques, les émissions de CO 2 sont corrélées à la consommation énergétique. Comme indiqué précédemment, aucune étude disponible ne fournit des informations sur le développement potentiel des véhicules électriques, non émetteurs de CO 2, à l horizon 2020. La hausse des émissions de CO 2 (+30%) est donc corrélée à la variation attendue pour la consommation énergétique. Figure 20 : Évolution des émissions de CO 2 sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. Tableau 14 : Evolution des émissions de CO 2 sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville. Evolution des émissions de CO 2 Pourcentage d axes routiers Cumul Diminution >50% 7% Diminution de 25 à 50% 22% Diminution de 0 à 25% 17% Augmentation de 0 à 25% 11% Augmentation de 25 à 50% 12% Augmentation >50% 31% 46% 54% Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 40
4.3 Zone d agglomération de Nancy 4.3.1. La zone d étude Le PPA de l Agglomération de Nancy concerne 38 communes, dont 20 situées dans la Communauté Urbaine du Grand Nancy (Figure 21 : Limites topographiques (1) et administratives du PPAAN (2)). La ville de Nancy, située au cœur de l aire d étude, représente à elle seule 10 % du territoire. Le périmètre est délimité : - au Nord par le bassin de Pompey/Frouard : une partie de la communauté de communes (CC) du Bassin de Pompey et la commune d Eulmont ; - au Sud par le bassin de Neuves-Maisons/Pont-St-Vincent : une partie de la CC Moselle et Madon ; - à l Est par le bassin St-Nicolas de Port/Varangéville : une partie de la CC du Sel et du Vermois. (2 ) (1) Copie et reproduction interdite SCAN 25 IGN Paris 2 006 Figure 21 : Limites topographiques (1) et administratives du PPAAN (2). La configuration topographique du territoire concerné par le PPA et les activités économiques ont favorisé une urbanisation prioritairement dans les vallées. En raison de la pression démographique et des moyens modernes de déplacement, l urbanisation s étend désormais jusque sur les coteaux, voire au-delà. A l origine, le potentiel économique de l agglomération de Nancy se situait au niveau des bassins industriels (Pompey, Neuves-Maisons, St-Nicolas-de-Port). La montée en puissance du secteur tertiaire au cours des dernières décennies a recentré préférentiellement les activités économiques dans le cœur de l agglomération nancéienne. Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 41
4.3.2. Nombre de véhicules en circulation La figure 22 et le tableau 15 ci-dessous présentent l évolution estimée de la circulation entre 2006 et 2020 sur la zone d agglomération de Nancy. Les estimations réalisées montrent une baisse globale de la circulation de l ordre de 20%. La différence entre cette diminution constatée sur la zone d agglomération de Nancy et la hausse relevée sur la zone d agglomérations de Metz-Thionville peut avoir deux explications. D une part, sur le secteur de Nancy, les évolutions de circulation ont été uniquement calculées à partir de la tendance 2006-2010, alors que celles sur la zone de Metz- Thionville reposent sur des informations prospectives fournies par le CEREMA. Ce qui a pu entraîner une sous-estimation des trafics sur le secteur de Nancy. D autre part, le secteur nancéien est plus resserré et une grande majorité des axes concernés sur ce secteur sont des axes purement urbains. Les effets des politiques de réduction de la circulation dans les centres urbains sont donc vraisemblablement plus sensibles sur Nancy que sur Metz et Thionville. Figure 22 : Évolution du nombre de véhicules circulant sur la zone d agglomération de Nancy. Tableau 15 : Evolution du trafic sur la zone d agglomération de Nancy. Evolution du trafic Pourcentage d axes routiers Cumul Diminution >50% 37% Diminution de 25 à 50% 7% Diminution de 0 à 25% 46% Augmentation de 0 à 25% 3% Augmentation de 25 à 50% 1% Augmentation >50% 5% 91% 9% Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 42
4.3.3. Consommation énergétique La figure 23 et le tableau 16 ci-dessous montrent l évolution estimée de la consommation énergétique entre 2006 et 2020 sur la zone d agglomération de Nancy. Comme déjà expliqué, la consommation énergétique est largement corrélée à la circulation. La baisse de 20% de la circulation routière estimée sur la zone de Nancy à l horizon 2020 se traduit donc directement par une diminution de 30% de la consommation énergétique. Figure 23 : Évolution de la consommation énergétique sur la zone d agglomération de Nancy. Tableau 16 : Evolution de la consommation énergétique sur la zone d agglomération de Nancy. Evolution de la consommation énergétique Pourcentage d axes routiers Cumul Diminution >50% 40% Diminution de 25 à 50% 41% Diminution de 0 à 25% 9% Augmentation de 0 à 25% 3% Augmentation de 25 à 50% 1% Augmentation >50% 6% 91% 9% Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 43
4.3.4. Poussières PM 10 La figure 24 et le tableau 17 ci-dessous dévoilent l évolution estimée des émissions de poussières PM 10 entre 2006 et 2020 sur la zone d agglomération de Nancy. Sur le secteur nancéien, la baisse de la circulation entraîne une diminution des émissions de poussières liées aux usures (freins, routes, pneus). Elle est également liée à l amélioration des motorisations et à leur déploiement dans le parc circulant. Par conséquent, les quantités de PM 10 émises dans l atmosphère devraient diminuer de près de 60% sur la zone d agglomération de Nancy à l horizon 2020. Figure 24 : Évolution des émissions de PM 10 sur la zone d agglomération de Nancy. Tableau 17 : Evolution des émissions de PM10 sur la zone d agglomération de Nancy. Evolution des émissions de PM10 Pourcentage d axes routiers Cumul Diminution >50% 88% Diminution de 25 à 50% 6% Diminution de 0 à 25% 3% Augmentation de 0 à 25% 1% Augmentation de 25 à 50% 1% Augmentation >50% 1% 97% 3% Emissions atmosphériques des transports en Lorraine 44