contribution a l'etude de la pollution par les gaz d'echappement d ...

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE NORMALE SUPERIEURE
DEPARTEMENT FORMATION INITIALE SCIENTIFIQUE
CENTRE D’ETUDE ET DE RECHERCHE
PHYSIQUE-CHIMIE
N° d’ordre : -CAPEN/PC
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE POUR L’OBTENTION DU CERTIFICAT
D’APTITUDES PEDAGOGIQUES DE L’ECOLE NORMALE
(C.A.P.E.N)
CONTRIBUTION A L’ETUDE DE LA
POLLUTION PAR LES GAZ
D’ECHAPPEMENT D’AUTOMOBILE ET
SES IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
Président : Madame RAZAFIMBELO Judith
Présenté par :
RAKOTOARIMANGA Célestin Gersoma
Professeur titulaire
Membres du Jury
Juges : - Madame RAHARIJAONA Solomalala Parsonnette
Maître Assistant
-Monsieur ANDRIANARIMANANA Jean Claude Omer
Professeur
Rapporteur : Monsieur RAZANAMPARANY Bruno Richard
Professeur
Date de soutenance : 27 Juin 2008
Année universitaire 2007-2008

REMERCIEMENT
Nous tenons à remercier de tout cœur et à exprimer notre profonde gratitude à tous ceux
qui, de près ou de loin, par leur sollicitude, nous ont offert leur soutien et leur gentillesse et ont
permis de mener à bien ce travail.
D’abord, nous rendons la gloire à notre Seigneur Jésus Christ de nous avoir donné la foi en
Lui pendant toutes les étapes.
Ensuite, nous adressons une gratitude spéciale à Madame RAZAFIMBELO Judith qui,
malgré ses nombreuses autres occupations a témoigné sa disponibilité en acceptant de présider le
jury de soutenance.
Nos vifs remerciements sont aussi adressés à Madame RAHARIJAONA Solomalala
Parsonnette et à Monsieur ANDRIANARIMANANA Jean Claude Omer qui ont accepté
généreusement de faire partie des membres du jury.
Nos très hautes considérations avec gratitude particulière sont réservées à notre Rapporteur,
Monsieur RAZANAMPARANY Bruno Richard, qui a consacré ses précieux temps dans
l’encadrement et la réalisation du présent document.
Nos remerciements s’adressent également à tous les enseignants, personnel administratif et
technique de l’Ecole Normale Supérieure : notamment au corps enseignant du C.E.R Physique-
Chimie.
Par la foi en Jésus Christ, nous exprimons la profonde et particulière gratitude à mes frères
et sœurs dans la communion du Saint Esprit, qui sont toujours avec nous par la grâce du Grand
Seigneur.
Finalement, nous remercions de tout cœur, tous les amis et toute la famille qui nous ont
beaucoup aidé matériellement, moralement et spirituellement.
« Que la grâce du Seigneur Jésus Christ, l’amour de Dieu et la communion du Saint Esprit
soient avec vous tous » (II.CORINTHIENS 13 :13).
2

SOMMAIRE
INTRODUCTION…………………………………………………………………………………...1
I ère PARTIE : GENERALITE SUR LE PETROLE, L’ESSENCE ET LE GAZOLE…… …………2
I-Le pétrole……………………………………………………………………………...................2
A-Historique du pétrole (Usage du pétrole en tant que source d’énergie)……………………….2
B-Formation du pétrole…………………………………………………………………………..2
1-Théories organiques………………………………………………………………………….2
2-Théories inorganiques………………………………………………………………………..4
C-Le brut pétrolier………………………………………………………………………………..4
1-Nature chimique et propriétés physico-chimiques des hydrocarbures……………………….4
2-La manutention du brut pétrolier……………………………………………………………..6
D-Le pétrole à Madagascar : l’exploration pétrolière à Madagascar…………………………….8
II-La préparation industrielle de l’essence et du gazole………...……………………………….....9
A-Choix du brut pour distillation………………………………………………………………...9
B- Le fractionnement industriel du brut ………………………………………………………..10
C- Les différents procédés de transformation chimique des coupes pétrolières………………..13
III-Les principales caractéristiques de l’essence et du gazole…………………………………….16
CONCLUSION DE LA PREMIERE PARTIE…………………………………………………...19
II ème PARTIE : LES CARBURANTS : AGENTS RESPONSABLES DE LA POLLUTION
ATMOSPHERIQUE ET DE LA DESTRUCTION DES ROUTES BITUMEES………………… 20
I-L’atmosphère…………………………………………………………………………………....20
II-Mécanisme de la genèse des polluants dans un moteur automobile…………………………...23
A-Les moteurs à essence………………………………………………………………………..23
B-Les moteurs diesel…………………………………………………………………………....27
C-Propriétés des principaux polluants………………………………………………………….30
D-La genèse de ces polluants dans un moteur automobile……………………………………..34
E-L’« additif » plomb tétraéthyle (PTE)………………………………………………………..37
III-Destruction des routes bitumées par les carburants…………………………………………...52
A-La construction des routes…………………………………………………………………...52
B-La destruction des routes………………………………………………………….................55
CONCLUSION DE LA DEUXIEME PARTIE………………………………………………....59
III ème PARTIE : LUTTE CONTRE LA POLLUTION ET INTERET PEDAGOGIQUE................60
I-Lutte contre la pollution par les gaz d’échappement……………………………………………60
3

A-Lois sur les émissions de fumées relatives aux gaz d’échappement………………………....60
B-Mesure administrative : La DGSR et le MIKOJA…………………………………………...63
C-Les carburants de remplacement……………………………………………………………..78
1-L’éthanol …………………………………………………………………………………...79
2-Le diester…………………………………………………………………………………....80
D-Suggestion de lutte ……………………………………………………………….................80
1-Maintenance du moteur……………………………………………………………………..80
2-Règlementaton de la circulation…………………………………………………………….81
3-Révision et application des textes…………………………………………………………..81
II-Intérêt pédagogique…………………………………………………………………………….82
CONCLUSION DE LA TROISIEME PARTIE ………………………………………………..105
CONCLUSION GENERALE……………………………………………………………………..106
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
4

LISTE DE COURBES
1- Diagramme du cycle théorique d’un moteur à essence…………………………………….25
2- Diagramme du cycle réel d’un moteur à essence…………………………………………..26
3- Diagramme du cycle théorique d’un moteur diesel………………………………………...29
4- Diagramme du cycle réel d’un moteur diesel………………………………………............30
5

LISTE DE FIGURES
1- Tour de distillation industrielle du pétrole brut……………………………………………..11
2- Fonctionnement d’un moteur : Principe du cycle à quatre temps…………………………..24
3- Opacimètre………………………………………………………………………………….66
4- Sonde………………………………………………………………………………………..67
5- Saisie des résultats à l’opacimètre…………………………………………………………..67
6- Mise en place de la sonde à l’échappement………………………………………………....68
6

LISTE DE TABLEAUX
1- Les entreprises qui exploitent du pétrole à Madagascar…………………………………..09
2- Bilan de reforming d’une même essence lourde…………………………………………..15
3- Composition en volume de l’air sec dans l’homosphère………………………………….21
4- Dégradation du bitume par l’essence……………………………………………………...56
5- Norme sur les mesures à l’opacimètre pour tous les véhicules diesel…………………….62
6- Norme sur les mesures par analyseur de gaz pour tous les véhicules à essence…………62
7- Statistique des résultats des contrôles effectués lors de notre stage (Mai 2006) …………66
8- Statistique des véhicules aptes et inaptes à la visite technique (Année 2006)…………....72
9- Résultats des contrôles inopinés des fumées effectués sur les automobiles des zones
périphériques de la ville en 2003………………………………………………………...73
10- Statistiques des contrôles de pollution durant les trois dernières années………………...73
11- Statistique des résultats en 2003, 2004 et 2005 au centre de visites techniques annexe
NANISANA……………………………………………………………………………..74
12- Récapitulation des résultats nationaux de visites techniques en 2003, 2004 et 2005……74
13- Résultats des contrôles systématiques de fumées de véhicules automobiles au centre
(Unité d’OMVAVET/Nanisana) Antananarivo- Année 2004…………………………..75
14- Résultats des contrôles systématiques de fumées des véhicules automobiles au centre
(Unité d’OMVAVET/Nanisana) Antananarivo – Année 2005........……………………76
15- Résultats des contrôles systématiques de fumées émises par les véhicules automobiles
effectués au centre de sécurité routière Alarobia/ Antananarivo – Année 2005…..……..76
16- Analyse des pannes en fonction des fumées à l’échappement - Cas de fumée noire
ou grise ………………………………………………………………………………….77
17- Fiche pédagogique (I) des travaux pratiques…………………………………….………84
18- Fiche pédagogique (II) des travaux pratiques…………………………………….……...92
19- Fiche pédagogique (III) des travaux pratiques…………………………………….……100
7

LEXIQUE
TERMINOLOGIE PETROLIERE
1- DELAIS D’INJECTION : C’est un temps très court qui sépare la sortie des combustibles hors
de la pompe et le début de l’injection du combustible dans la pompe.
2- DELAI D’ALLUMAGE : C’est un temps très court qui sépare le début de l’injection et celui de
l’inflammation du combustible.
3- DISTILLAT : produit liquide ou gazeux résultant de la séparation des constituants d'un solide
4- DISTILLATS POUR MOTEURS : distillat qui n’est pas forcement raffiné ; à la différence
d’un distillat qui est un produit de la distillation (raffiné). Il se différencie du naphte par son
intervalle d’ébullition très large.
5- ESSENCE : distillat pétrolier, liquide plus léger que le gazole, à odeur caractéristique, utilisée
comme carburant pour les moteurs à combustion interne à cause de leur volatilité assez grande. Elle
est distillée entre 40°C et 220°C.
6- FUEL-OIL : tous les produits pétroliers liquides ou liquéfiables utilisés dans les chaudières, les
fours et pour les moteurs.
7- GAZOLE (ou Gas-oil) : distillat pétrolier, de couleur jaune clair et de viscosité intermédiaire à
celles du lampant et de l’huile de graissage. Il est utilisé comme carburant et combustible.
8- GRAISSE PETROLIERE : graisse obtenue par mélange solide ou semi solide d’un produit
pétrolier et d’un savon (ou d’un mélange de savon).
9- HOUILLE DE SCHISTE BRUTE : houille non naturelle. Elle est le produit d’une distillation
de structure issue des schistes bitumineux.
10- KEROGENE : couche de sédiment riche en matière organique ; à l’origine du pétrole.
8

11- NAPHTE : liquide inflammable résultant d’une décomposition à très haute température des
matières organiques.
12- NAPHTES DE PETROLE : terme générique qui désigne les produits pétroliers raffinés ou
partiellement raffinés et les produits liquides du gaz naturel.
13- PETROLE BRUT : pétrole qui n’a pas encore subi de transformation. C’est un produit liquide
d’extraction terrestre et un mélange complexe et naturel d’hydrocarbures qui peut aussi avoir des
dérivés sulfurés, azotés, ou oxygénés.
14- PETROLE LAMPANT : distillat pétrolier utilisé pour les lampes à mèche des anciennes
civilisations ; utilisé encore actuellement à Madagascar surtout dans les zones non électrifiée. Il a
un point d’éclair minimum de 23°C.
15- PIPE-LINE : c’est une canalisation à longue distance, utilisée depuis le début de l’exploration
du pétrole aux usines de transformation.
16- POINT FINAL : température maximale atteinte lors d’une distillation de l’essence, du naphte,
du pétrole lampant, etc.… ou de l’essence de gaz en utilisant la méthode A.S.T.M.
17- SHISTE BITUMINEUX : roche sédimentaire ou métamorphique qui se présente souvent sous
forme des feuillets. Un schiste bitumeux est donc une roche caractérisée par une forte concentration
en kérogène. À partir d’un schiste bitumineux, on peut extraire une huile semblable au pétrole.
18- SCHISTE HUILEUX : roche sédimentaire compacte caractérisée par une forte concentration
en cendre (33%) et des matières organiques. Il donne de l’huile par distillation destructive.
19- TANKERS : c’est un grand navire, utilisé actuellement pour le transport des hydrocarbures en
mer. Il joue le rôle de première importance en ce qui concerne le transport maritime des
hydrocarbures. Un tanker moderne peut transporter une charge de plusieurs milliers de tonnes
d’hydrocarbures.
20-WHITE SPIRIT : distillat pétrolier de point d’éclair minimum de 21°C en utilisant l’appareil
TAG fermé.
9

INTRODUCTION
La construction des automobiles de source d’énergie pétrolière, augmente incessamment
les besoins de consommation d’essence et de gazole. Or, la combustion de tels types de carburants
dans les moteurs engendre un phénomène inattendu : la pollution, plus précisément la pollution par
les gaz d’échappement.
Tout d’abord, la pollution peut se définir comme étant la dégradation d’un milieu naturel
par des substances chimiques, des déchets industriels ou ménagers. On peut aussi la définir comme
étant la présence en grandes quantités de produits chimiques dangereux, généralement créés par
l’homme lui-même dans son environnement, dont les effets nuisibles se font sentir durant une
longue période sur toute la planète. En d’autres termes, la pollution est la contamination de l’air, de
l’eau, du sol et du sous-sol par des substances qui altèrent la santé de l’homme, la qualité de la vie
ou le fonctionnement naturel de l’écosystème.
Elle existait déjà depuis longtemps, mais, c’est à partir de l’ère industrielle, qu’elle est
devenue de plus en plus ressentie par l’homme. En 1872, des pluies à pH inférieur à 5,6 étaient
tombées à Manchester. Et en 1984, des pluies acides étaient reconnues dans les régions non
industrialisées. De 1900 à 1980, d’après les mesures faites par des géologues américains, la
température moyenne de la Terre a augmenté de 0,5°C. Entre 1980 et 2000, on a enregistré une
même augmentation de 0,5°C. Depuis 1979, un déficit important apparaît dans la couche d’ozone
de l’hémisphère sud au début du printemps austral. Des animaux et des végétaux disparaissaient au
cours des années. L’homme devient de plus en plus fragile. Tels sont les indices de la pollution dont
les causes ne sont d’autres que les activités de l’homme. La situation devient de plus en plus
angoissante au fur et à mesure que la technologie avance. Et le véhicule automobile est considéré
comme un très grand pollueur surtout dans les grandes villes comme Antananarivo.
Conscient de cette situation, l’homme cherche des moyens permettant d’y remédier. Ainsi,
des mesures internationales et nationales ont été prises. Malgré tout, le problème reste encore à
résoudre ; il devient de plus en plus préoccupant. Et c’est la raison de notre participation par le biais
du présent travail de recherche ayant comme intitulé : « Contribution à l’étude de la pollution par
les gaz d’échappement et ses impacts environnementaux » et ce, dans le but de mettre en évidence
les solutions efficaces, durables et opérationnelles.
Après avoir présenté généralement le pétrole, l’essence et le gazole, nous préciserons que
ces carburants sont à l’origine de la pollution atmosphérique ainsi que de la destruction des routes
bitumées. Enfin, nous envisagerons les moyens pour lutter contre ce fléau et son intérêt
pédagogique, nous étudierons dans une troisième partie ses effets environnementaux.
1

Première partie
GENERALITES SUR LE GAZOLE ET L’ESSENCE
L’essence et le gazole, utilisés en tant que carburants pour automobile, sont des produits
de la distillation du pétrole. De ce fait, parler du gazole et de l’essence conduit également à parler
du pétrole. Il est donc préférable de parler de l’historique du pétrole, de son origine, de sa
prospection et de son forage, de sa préparation industrielle et, de l’utilisation de ses dérivés.
I-LE PETROLE
A- HISTORIQUE DU PETROLE (Usage du pétrole en tant que source d’énergie)
Le pétrole était connu depuis l’Antiquité pour ses vertus médicinales et d’autres fins.
Autrefois, il y avait de pétrole qui suinte à la surface du sol. C’est pour cette raison que les hommes
de l’ancienne civilisation ont pu l’utiliser. Les Mésopotamiens l’ont utilisé pour rendre étanche des
citernes d’eau ou des tuyaux. Il y a 200 ans avant Jésus Christ, Les chinois ont pu forer le pétrole à
l’aide de tube de bambou.
L’exploration du pétrole en qualité de combustible commençait au XIXe siècle. Elle était
née du forage historique d’Edwin L.Drake dans la région de Titus Ville aux Etats-Unis. A cette
époque, le pétrole était raffiné et distillé pour l’éclairage. Quelques années plus tard, le moteur à
combustion de Philippe Lebon était né. C’est un moteur alimenté au gaz de houille. Beau de Rochas
a exploité cette idée de Philippe Lebon pour imaginer le moteur à 4 temps en 1862, dont la mise au
point était établie par l’allemand Nicolas Otto, en 1876.
La première voiture à pétrole a vu le jour en 1885 grâce à l’ingénieur allemand Daimler et
son compatriote W.Maybach. Suite à cette grande découverte, la naissance des industries
automobiles et l’augmentation de la consommation du pétrole en tant que source d’énergie s’étaient
développées. En 1955, le pétrole représentait le quart de la consommation mondiale en énergie.
Dans les années 70, il l’était d’environ 60%. Et, actuellement, bien que la recherche et l’exploitation
des autres sources d’énergie de remplacement prennent des initiatives fructueuses et motivantes, le
pétrole joue toujours un rôle de premier rang inévitable dans les différentes sources d’énergie
mondiale, en particulier dans le domaine de l’automobile. (DERCOURT, J. et col., 1992)
B-LA FORMATION DU PETROLE
Comme toute matière, le pétrole a certainement son origine. Deux théories ont été
avancées sur son origine: les théories organiques et les théories inorganiques.
2

1-LES THEORIES ORGANIQUES
Les théories organiques de l’origine du pétrole sont basées sur le fait que le pétrole
provient des matières organiques en décomposition dans les roches sédimentaires. Sa composition
chimique, à base de carbone et d’hydrogène avec une faible proportion de l’azote, du soufre et de
l’oxygène et sa propriété optique font preuves de son origine organique. La fossilisation de ces
matières organiques se divise en 5 étapes avant la formation définitive de pétrole brut, des gaz
naturels, de bitume, et par défaut, de roche réservoir du pétrole. (DERCOURT, J. et col., 1992)
1 ère étape : La formation du Kérogène
Une partie d’un organisme mort, emprisonnée par hasard dans une roche sédimentaire, se
décompose par les bactéries : la fraction organique se transforme en un composé solide du nom de
Kérogène. Et la partie minérale qui contient du kérogène s’appelle « roche mère » (1) .
2 ème étape : La formation de l’eau
La roche mère contenant du kérogène est amenée en profondeur du sol par le mouvement
de tectonique de plaque. Sa température augmente et produit la pyrolyse du kérogène si bien que de
l’eau et du gaz carbonique vont être expulsés de la roche mère (1) .
3 ème étape : Le début de formation des hydrocarbures
La roche mère continue son déplacement vers la profondeur du sol. Ainsi, elle devient de
plus en plus chaude pour transformer le kérogène en un mélange d’eau, d’hydrocarbures liquides,
de gaz et d’un résidu fortement solide. Cette formation du gaz termine le phénomène de pyrolyse du
kérogène (1) .
4 ème étape : La migration primaire
Si la température augmente progressivement, les hydrocarbures liquides et gazeux seront
expulsés de la roche mère. Cette expulsion est appelée « migration primaire ». A ce stade, l’âge de
la roche mère est d’environ 100 millions d’années (1) .
5 ème étape : La migration secondaire
Ensuite, à leur sortie de la roche mère, les hydrocarbures se déplacent immédiatement dans
une couche juste au-dessus de cette roche. S’ils sont enfermés dans certaines roches imperméables,
________________________________________________________________________________
(1) (http://www.manicor.com/, consulté le 17/03/2007)
3

ils y restent emprisonnés pour former du pétrole. La migration secondaire est donc le déplacement
des hydrocarbures ainsi formés vers la surface sous l’effet de la pression des couches de sédiment.
A ce stade, le pétrole ainsi formé s’appelle « pétrole conventionnel », et la roche qui le contient
s’appelle « roche réservoir ». Si cette roche se trouve entraînée vers la profondeur par le
mouvement tectonique, le pétrole subit une nouvelle pyrolyse. Par la suite, le pétrole se transforme
en gaz naturel et en une variété particulière de bitume (1) .
2- LES THEORIES INORGANIQUES
Par contre, certains chercheurs défendent les théories inorganiques de la formation du
pétrole. Ces théories débutent par un mémoire publié par Berthelot en 1866, et qui sera suivi des
hypothèses émises par Dimitri Mendeleïev et Moissan. De même, N.V. Sokolov estimait que les
hydrocarbures étaient d’origine cosmique et peuvent être formés dès la période de consolidation de
la planète : la présence d’hydrocarbures dans les météorites, les laves et les émanations volcaniques
en fait la preuve.
Hangar affirmait que le pétrole peut être d’origine organique ou inorganique. Les pétroles
de Pennsylvanie, de composition chimique : CnH2n+2 serait d’après lui, d’origine organique, tandis
que celui de Bakou, de composition chimique CnH2n serait d’origine éruptive, donc inorganique.
Malgré tout, ces théories d’identification d’origine organique ou non manquent des preuves
déterminantes car elles devenaient caduques. (CAMPION, G. et col., 1982)
C- LE BRUT PETROLIER
Il s’agit du pétrole non raffiné c’est-à-dire qui n’a subi aucune transformation après son
extraction de la terre.
Malgré leurs diversité, ils ont des compositions chimiques communes et donc de
propriétés communes.
1-NATURE CHIMIQUE ET PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES DES
HYDROCARBURES
a- Natures chimiques
Les huiles et les gaz sont en général composés de :
• Hydrocarbures paraffiniques ou saturés et non cycliques, de formule CnH2n+2 ;
________________________________________________________________________________
(1) (http://www.manicor.com/, consulté le 17/03/2007)
4

• Hydrocarbures naphténiques ou cycliques qui sont aussi des hydrocarbures saturés mais de
formule CnH2n ;
• Hydrocarbures aromatiques ou benzéniques, formés de :
Composés oxygénés (de proportion 1% à4%) ;
Composés azotés (de proportion ,1% en générale) ;
Composés soufrés ;
Produits organiques spéciaux (à l’état de trace)
Trace de métaux (platine, nickel,…) (BOULAND, A. et col., 1997/ DERCOURT, J.
et col., 2001)
b- Propriétés physico-chimiques des hydrocarbures
A l’état naturel, les hydrocarbures se trouvent sous les trois différents états physiques de le
la matière : solide, liquide et gaz.
• Les hydrocarbures solides sont constitués par les asphaltes ou oxybitumes et les paraffines.
Ils ont une teinte noire, jaune ou brune verdâtre. Ils fondent entre 63°C et 85°C.
• Les hydrocarbures liquides sont les huiles brutes appelées pétrole. Elles sont caractérisées
par :
Leur densité : elle décroît avec la profondeur du gisement. Elle varie de 0,83 à 0,96
sauf exception (0,75 et 1) ;
leur viscosité : elle dépend de la quantité de gaz dissous dans l’huile et de la
température ;
leur point de congélation : il correspond à la température à laquelle une huile a cessé
de pouvoir s’écouler. Il est fonction de la teneur en paraffinés : il est de 32°C pour
les huile riches en paraffine et de 25°C pour le plus pauvres en paraffine;
leur point d’ébullition: C’est la température minimale à laquelle les huiles
commencent à bouillir. Ce point se situe généralement en dessous de 200°C ;
• Les hydrocarbures gazeux se subdivisent en gaz sec et gaz humide. Les gaz sec ne sont pas
liquéfiables, tandis que les gaz humides sont liquéfiables.
Tous les hydrocarbures solides, liquides et gazeux sont solubles dans le chloroforme et le
tétrachlorure de carbone en donnant une coloration brune. (ARNAUD, P., 1996/DERCOURT, J. et
col., 1992/LOPINET, V., 1990)
5

2-LA MANUTENTION DU BRUT PETROLIER
Les travaux de manutention comprennent la prospection, le forage, le transport et le stockage.
a- La prospection de champ de pétrole
La prospection des champs de pétrole consiste en une détection du bassin sédimentaire
pouvant être un champ de pétrole afin d’implanter un forage d’exploration. Seul, le forage
d’exploration est capable de donner une information exacte de la présence ou non du pétrole. La
prospection d’un champ de pétrole comprend 5 stades :
• Recherche d’un milieu géographique ancien favorable à la naissance du pétrole ;
• Recherche des roches réservoirs, imperméables ;
• Recherche de structures tectoniques conduisant au piégeage du pétrole ;
• Reconnaissance lithostratigraphique afin de tester les horizons supposés pétrolifères ;
• Forage d’exploration (lorsque les 4 premiers stades donnent du succès)
Plusieurs méthodes sont utilisées pour rechercher un champ de pétrole :
Le magnétisme : C’est une méthode basée sur la détermination du champ
magnétique terrestre des différents lieux étudiés. La variation du champ magnétique
entre différents lieux permet d’avoir des idées sur la structure et la composition des
couches terrestres et de la présence ou non de pétrole.
La sismique réfraction : La sismique réfraction est une méthode qui utilise l’analyse
des ondes réfléchies par différentes couches terrestres pour déterminer le degré de
fissuration des roches. En fait, la vitesse de propagation d’ondes élastiques par un choc
ou une explosion varie avec le degré de fissuration des roches.
La méthode électrique : La mesure de résistivité des couches permet d’en déterminer
la nature.
La gravimétrie : Cette méthode consiste à déterminer la variation de l’intensité de la
pesanteur entre différents lieux par répartition non homogène du sous-sol afin de
déterminer la nature et la profondeur des couches puis, de la coupe du terrain.
La télédétection : L’enregistrement à distance et le traitement des rayonnements de
toute nature émis par la surface terrestre permettent de tirer des images du terrain
(coupe, structure des couches,…) (CAMPION,G. et col.,1982/MARCEL, G.,
1982/SOCOLOV, V., 1983/SPENCE, M., 1994)
6

- Le forage pétrolier
Par définition, le forage pétrolier est un ensemble des techniques permettant de creuser un
puits. Il sert à étudier l’écorce et les couches terrestres. Il sert aussi à l’exploration des produits du
sous-sol : le pétrole, le gaz naturel, les mines,… . Il est utilisé dans le but d’extraire le pétrole de la
terre. Il est pratiqué à l’aide d’outils en aciers très durs, appelés trépans, fixés à l’extrémité d’un
train de tige de 9 mètres de long environ chacun et vissés bout à bout. Les outils et les tiges sont
soutenus par un tour de forage appelé « derrick ». Dans le cas de trépan mu à distance, il n’y a plus
d’intermédiaire métallique. (CAMPION, G., 1982/MARCEL, G., 1982/SOCOLOV, V., 1983)
c- Le transport des hydrocarbures
En général, les gisements pétroliers se situent dans des zones inhospitalières (dans les
déserts, en pleine mer, ….) et très loin des lieux de consommation massive telle que usine de
transformation. Le transport des bruts est donc impératif. Heureusement, le pétrole est un fluide.
Son transport est facile grâce aux pipe-lines et tankers. (CAMPION, G., 1982/MARCEL, G.,
1982/SOCOLOV, V., 1983)
d- Le stockage
On sait que les aspects physiques du pétrole dépendent de la température et de la pression
ou de leurs conditions de conservation. Les techniques de stockage adaptées sont celles qui
permettent d’emmagasiner de manière la plus économiquement possible toutes sortes de produits :
• A l’état liquide avec ou sans tension de vapeur à température ambiante ou réchauffée (fuel
lourd).
• A l’état gazeux ou liquéfié aux températures normales ou cryogéniques.
Le stockage du pétrole doit être reparti en divers lieux et est lié à des objectifs bien précis
pour ne pas dépenser trop d’argent :
Sur les champs pétroliers : Le stockage sur les champs pétroliers a pour but de conserver un
volant d’expédition, d’assurer la collecte des produits et de pallier les incidents de
production.
Aux extrémités des oléoducs : Aux extrémités les oléoducs, on stocke les pétroles afin de
mieux gérer la capacité optimale de chargement et de déchargement des oléoducs, imposant
la prévention des stockages importants. En plus, la séparation des pétroles aux bruts est
7

indispensable pour différencier les origines.
Dans les raffineries et à proximité des lieux de consommation : C’est le stockage pratique
permettant d’assurer la pérennité d’approvisionnement et la sécurité de mise en marche des
usines. (CAMPION, G., 1982/MARCEL, G., 1982/SOCOLOV, V., 1983)
D- LE PETROLE A MADAGASCAR : L’EXPLORATION PETROLIERE A
MADAGASCAR
L’exploration de pétrole à Madagascar commençait depuis très longtemps. Pendant la
colonisation, en 1900, il y avait déjà exploration mais sans succès. Depuis 1948, deux gisements ont
été déjà connus à Madagascar : ceux de Bemolanga et de Tsimiroro. Tous les deux se trouvent dans
la région ouest de Madagascar.
Le pétrole de Bemolanga est du gré bitumeux, tandis que celui de Tsimiroro est de l’huile
lourde. La firme américaine Ammocco a repris en 1980 les travaux déjà entamés en 1900. En 1980,
Exxon Mobile, le roi mondial du pétrole a effectué ses recherches en surface (on shore) à
Morondava. Mais, les études réalisées ont montré que l’exploitation n’était pas financièrement
rentable à cette époque : la dépense d’exploitation n’est pas bénéfique à la consommation par
rapport à la réserve mondiale du stock largement suffisant de produit.
Depuis1997, les grandes compagnies étrangères d’investissement pétrolier se sont
davantage intéressées sur les « offshore » malgaches : les recherches pétrolières en mer.
Maintenant, la hausse de prix mondial du pétrole sur le marché à environ 140 dollars le baril et la
rupture des stocks des pays producteurs d’ici 50 ans favorisent la recherche et l’exploration de
pétrole à Madagascar. D’où les partenariats d’exploitation correspondants (1) . Actuellement, à
Madagascar, il y a au total 122 blocs « offshore » et 10 « on shore ». 11 pays sont déjà venus à
Madagascar pour la recherche du pétrole. Parmi eux, il y a ceux qui s’intéressent à l’exploration en
terre et ceux qui s’intéressent à l’exploration en mer.
Le tableau suivant donne la liste des entreprises qui exploitent (ou qui vont exploiter) du
pétrole à Madagascar, avec leur pays d’origine, le type et le lieu d’exploration:
________________________________________________________________________________
(1) QUOTIDIEN TARATRA n°0762 du 22/08/2006
8

Entreprise Pays d’origine Exploitation Lieu
Exxon Mobil
Corporation
-Sterling Energy Plc
-Vanco Energie Cie
Madagascar Oil Ltd Bermudes
-Aminex Plc
-Mocoh Ressource
Etats Unis Offshore -Cap St André
9
-Mahajanga (avec
British gaz, SK
Corporation)
Angleterre Offshore -Ambilobe
(département anglais)
-Irlande
-Suisse
-Ampasindava
On shore -Tsimiroro
-Bemolanga
-Morondava
-Manandaza
-Manambolo
-Mahajanga
On shore Manja (avec Tullow
Oil Plc)
Tullow Oil Plc Ireland On shore Mandabe
-Madagascar
Petroleum Inter
-Madagascar Energy
Iter
Chine On shore -Bekodoka
Tableau 1: Les entreprises qui exploitent du pétrole à Madagascar (1)
-Sakaraha
II- LA PREPARATION INDUSTRIELLE DE L’ESSENCE ET DU GAZOLE
La préparation des carburants à partir du brut détermine une chaîne successive de plusieurs
opérations commençant par l’analyse préliminaire de distillations du brut, puis son fractionnement
et finalement ses traitements aux fins de sa mise en consommation.
A- LE CHOIX DU BRUT POUR DISTILLATION
Le brut à raffiner doit être soumis à une analyse de laboratoire permettant de savoir à quelle
proportion plus avantageuse des dérivés doit-on le découper pour guider l’opération de
raffinage. Donc, il s’agit ici de la colonne des traitements au laboratoire de raffinage du pétrole.
________________________________________________________________________________
(1) QUOTIDIEN TARATRA n°0762 du 22/08/2006

Pour cela, on le chauffe dans un ballon et on recueille des dérivés à volumes égaux des
distillats issus de la condensation au fur et à mesure. Pour chaque dérivé, on note, à l’aide d’un
thermomètre placé à la tête de la colonne, la température du début et de la fin de passage de la
vapeur condensée. Et on fait la moyenne appelée « True Boilling Point » (ou TBP).
Une fraction de traitement, qui distille entre 117°C et 123°C par exemple, a une TBP égale
à 120°C ([117°C+ 123°C] /2=120°C) : Chaque constituant de cette fraction a une température
d’ébullition voisine de 120°C. La température TBP, la densité, l’indice d’octane ou de cétane
déterminent la nature de chaque coupe de distillation. (DURANDEAU, J.P. et col., 1997)
B- LE FRACTIONNEMENT INDUSTRIEL DU BRUT
La distillation industrielle du pétrole brut est un fractionnement d’un mélange complexe.
Le brut provenant des stockages est porté à une température d’environ 350°C dans un four avant
d’être introduit dans la colonne principale.
10

1982)
Figure1 : Tour de distillation industrielle du pétrole brut (BAUTRAND, R., JAUBERT, A.,
11

Dans la colonne de fractionnement, la pression est de 1 atmosphère et la température,
70°C en tête de colonne et 300°C au fond de celle-ci. Les hydrocarbures légers se trouvent donc à
l’état gazeux en tête de colonne (C1 à C6). Leur séparation est encore impossible. Par contre, les
hydrocarbures intermédiaires (C7 à C20) sont bien séparés (leurs températures d’ébullition sont
comprises entre 70°C et 300°C). Ils vont donner des coupes intermédiaires tels que des essences
lourdes, kérosène et gas-oil). Les hydrocarbures lourds forment le « résidu de distillation
atmosphérique ». Ils sont à l’état liquide à 300°C. Théoriquement, on peut former le fractionnement
complet du brut en prolongeant la colonne avec en tête les gaz C1 à C4 qui bouillent en dessous de
0°C et au fond de celle-ci le fuel lourd, de température d’ébullition à 500°C. Mais, dans la pratique,
c’est impossible car il y a rupture des structures des hydrocarbures avec dépôt carbonisé au-dessus
de 350°C. (BOULAND, A. et col., 1997/DURUPTHY, A. et col., 2001/GUERNET, M. et col.,
1990)
En outre, une réfrigération en dessous de 250°C nécessite des appareils spéciaux. C’est la
raison pour laquelle on pratique un fractionnement partiel. Les fonctions issues du premier tri sont
entraînées à des distillations complémentaires. Les hydrocarbures légers C1 à C6 sont envoyés dans
une colonne de distillation qui fonctionne sous 5 atmosphères. A cette pression, les vapeurs en tête
de colonne sont constituées uniquement par des hydrocarbures C1 à C4. Les hydrocarbures C5 et C6
sont récupérées au fond de la colonne : c’est l’essence légère. (BOULAND, A. et col.,
1997/DURUPTHY, A. et col., 2001/GUERNET, M. et col., 1990)
Le mélange gazeux est rectifié dans une colonne sous pression de 18 atmosphères : le
butane est ainsi isolé des autres constituants, plus légers. Ces derniers sont fractionnés sous pression
de 30 atmosphères. Cette séparation d’hydrocarbures légers se fait dans des colonnes successives
sous une pression constante. L’extraction de l’éthane en dernière colonne est possible en opérant à
une température inférieure à sa température critique 32 °C. Par contre, le résidu ne peut être
fractionné que sous vide après avoir été réchauffé. Le vide est obtenu par une aspiration du gaz à
l’aide des injecteurs à vapeurs qu’on met au sommet de la tour. La pression va diminuer jusqu’à 0,1
à 0,005 atmosphère. On en obtient les fuels légers et moyens. Les résidus sous vide au fond de la
colonne sont des fuels lourds. Les distillats intermédiaires obtenus lors de la première distillation
doivent être, une fois de plus, distillés pour éliminer les produits trop volatils. Cette opération est
une revaporisation ou stripping. (BOULAND, A. et col., 1997/DURUPTHY, A. et col.,
2001/GUERNET, M. et col., 1990)
Le soutirage avec une colonne annexe se fait dans des petites colonnes latérales. Au
distillat, on injecte de la vapeur d’eau surchauffée pour faire diminuer la pression partielle des
hydrocarbures. Les coupes légères vont être donc vaporisées. L’élimination des coupes légères
12

diminue la température d’inflammation qui est le « point d’éclair ». Pour améliorer la qualité des
fuels ainsi obtenus, il faut aussi réaliser un « stripping » au fond de la colonne. Il se peut arriver que
certaines coupes de distillation ne soient pas encore utilisables à cause de leur qualité. La solution à
prendre est de procéder à un alliage des bruts de différentes sources ou par d’autres principes de
procédé. (BOULAND, A. et col., 1997/DURUPTHY, A. et col.,, 2001/GUERNET, M. et col.,
1990).
Exemples :
• La teneur en soufre des coupes légères est trop élevée et nécessite un abaissement par la
méthode de désulfuration ;
• La valeur du nombre d’octane (N.O) ou indice d’octane de toutes les essences demeure trop
faible et nécessite une augmentation.
• En outre, si on veut avoir de l’essence en grande quantité, on devra « craquer » les produits
lourds.
C- LES DIFFERENTS PROCEDES DE TRANSFORMATION CHIMIQUE DES COUPES
PETROLIERES
Les coupes obtenues par distillation ne sont pas entièrement convenables à leur destination
(carburant pour moteur, par exemple). Il faut les soumettre à des traitements spécifiques pour avoir
des coupes prêtes à l’usage. Le principal but des tels traitements est d’améliorer le rendement et la
qualité des différentes coupes. De ce fait, nous allons voir successivement dans les paragraphes ci-
après les différents procédés comme le cracking ou craquage, le reforming ou reformage,
l’isomérisation, la synthèse et l’hydrodésulfuration.
1- LES PROCEDES DE CRACKING
Les cracking ou craquages sont des procédés chimiques qui ont pour but de produire de
l’essence à partir des fractions d’hydrocarbures à point d’ébullition élevé (hydrocarbures lourds).
On distingue trois procédés de cracking :
- le craquage thermique ;
- le craquage catalytique ;
- l’hydrocraquage.
a- Le craquage thermique
En craquage thermique, la transformation se fait par simple chauffage de la charge au
13

dessus de 500°C dans un four divisé en deux parties dont la première est destinée à une simple
opération de mise en haute température voulue et la deuxième, le réacteur proprement dit.
(DOMINIQUE, F. et col., 1998/DURUPTHY, A. et col., 2001)
b- Le craquage catalytique
En craquage catalytique, la transformation se fait sous pression de 1 atmosphère et à une
température de 450 °C. Cette transformation fait intervenir un catalyseur dont le silico-aluminate
naturel ou synthétique. Un tel catalyseur favorise et déclenche le craquage des liaisons « carbone-
carbone », surtout celles qui se trouvent au centre de la chaîne carbonée. Le procédé de craquage
catalytique donne le même rendement d’essence dont la qualité est plus améliorée. (DOMINIQUE,
F. et col., 1998/DURUPTHY, A. et col., 2001)
c- L’hydrocraquage
L’hydrocraquage est un procédé catalytique évitant la production de coke et permettant
d’empêcher l’accumulation d’oléfine par l’hydrogénation. L’opération se fait sous une haute
pression de100 atmosphères environ. Le catalyseur utilisé est à base d’un acide fort : acide
fluorhydrique associé à un catalyseur d’hydrogénation tel que le nickel (tous les deux déposés sur
un support d’alumine). Ce procédé ne donne ni formation de coke ni formation de fuel lourd. Plutôt,
on a une formation d’essence lourde, de gazole, ou de kérosène. La coupe produite ne présente que
très peu d’hydrocarbures insaturées et d’hydrocarbures aromatiques. (DOMINIQUE, F. et col.,
1998/DURUPTHY, A. et col., 2001)
2- LES PROCEDES DE REFORMING (REFORMAGE)
Le rôle de procédés de reforming est d’améliorer l’indice d’octane (N.O) de l’essence. On
utilise donc de l’essence lourd C7 à C20. Ces procédés utilisent les mêmes principes que ceux de
cracking avec des charges à proportions et à natures différentes. Le premier procédé de reforming
utilisé était un reforming thermique de synthèse qui utilise l’augmentation de pression à 40
atmosphères à une température de 500°C. (DOMINIQUE, F. et col., 1998/DURUPTHY, A. et col.,
2001)
14

Thermique Catalytique
Température (en °C) 500 520
Pression (en atm) 40 30
Pourcentage volumique du
rendement d’essence
90% 100%
Nombre d’octane 74 94
Tableau 2 : Bilan de reforming d’une même essence lourde. (DOMINIQUE, F. et col.,
1998/DURUPTHY, A. et col., 2001)
Pour améliorer l’indice d’octane de l’essence ainsi obtenue, on procède à un reforming
catalytique qui donne des hydrocarbures aromatiques et d’isoparaffines (des hydrocarbures
ramifiées). Le catalyseur utilisé est du platine déposé sur un support d’alumine : c’est un catalyseur
de déshydrogénation. Ce procédé conduit à la formation des hydrocarbures aromatiques à partir
des naphtènes. Toutes les paraffines sont transformées en isoparaffines ou naphtènes puis en
hydrocarbures aromatiques. C’est une réaction de déshydrocyclisation. Grâce à une telle méthode,
on pourra obtenir de l’essence de 100 d’indice d’octane environ, qui empêche la formation de coke
à une pression élevée de 20 à 40 atmosphères. Cette opération dure plusieurs mois. De ce fait, le
catalyseur peut être affaibli. Donc on procède à une augmentation de température de 480°C à 520°C
et à une régénération du catalyseur. (DOMINIQUE, F. et col., 1998/DURUPTHY, A. et co., 2001)
3- LES PROCEDES D’ISOMERISATION
Car un hydrocarbure ramifié nécessite une pression élevée avant de s’enflammer,
l’isomérisation a pour but de préparer des hydrocarbures ramifiés à partir des hydrocarbures
linéaires car cette mesure permet de faire augmenter la performance d’un moteur. La qualité d’une
essence est comparée à celle du n-heptane d’indice d’octane zéro et du 2, 2,4-triméthylpentane
d’indice 100. Cette isomérisation augmente le pourcentage d’alcanes ramifiés dans l’essence et
améliore la qualité du carburant dans les moteurs des voitures. (DOMINIQUE, F., MICHELE, F.,
1998/DURUPTHY, A., DURUPTHY, O., 2001)
Le catalyseur utilisé est le chlorure ou le bromure d’aluminium plus une petite quantité
d’halogénure d’alkyle ou d’alcènes plus de l’hydracide halogéné pour l’ionisation du catalyseur (en
carbénium). Le procédé le plus classique utilisé est l’« Isomate ». La réaction se fait à 150 °C et
sous pression de 50 atmosphères. (DOMINIQUE, F. et col., 1998/DURUPTHY, A. et col., 2001)
4- LES PROCEDES DE SYNTHESE
Par le procédé de craquage, il y a formation simultanée d’essence et de gaz dont la
15

quantité peut être probablement en excès. De ce fait, il faut récupérer ce gaz pour le synthétiser aux
fins d’une essence riche. Plusieurs réactions sont possibles telles que polymérisation et alcoylation.
Les essences de synthèse sont en général destinées pour le carburant des avions à cause de la
supériorité de leur qualité. (DOMINIQUE, F. et col., 1998/DURUPTHY, A. et col., 2001)
5- LES PROCEDES DE DESULFURATION
Rappelons que le brut contient du soufre sous forme d’hydrogène sulfuré (H2S), de
mercaptans (RSH), de sulfure (RSR) parfois inclus dans les molécules lourdes.
L’hydrodésulfuration est la méthode la plus utilisée pour les désulfurations. Il s’agit d’un
hydrocraquage utilisant le cobalt et le molybdène sur alumine comme catalyseur. La réaction se fait
entre 250 °C et 350 °C, sous une pression de 30 atmosphères d’hydrogène. Ce procédé conduit à
une rupture des liaisons « carbone-soufre » sans rupture des liaisons « carbone-carbone » ni
d’hydrogénation des hydrocarbures aromatiques présentes. Le soufre libéré est hydrogéné grâce à
l’hydrogénation. La désulfuration se fait avec des coupes légères et moyennes. (DOMINIQUE, F. et
col., 1998/DURUPTHY, A. et col., 2001)
III- LES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DE L’ESSENCE ET DU
A- L’ESSENCE TOURISME
GAZOLE
C’est un carburant pour moteur d’automobile composé d’hydrocarbures appartenant à la
coupe C4-C10 (Butane-Décane), de points d’ébullition compris entre 0°C et 200°C. L’étude des
spécifications de l’essence tourisme a pour but de caractériser le couple « carburant-moteur » dans
ses performances, c'est-à-dire, d’analyser l’incidence des diverses caractéristiques portant
essentiellement sur :
• La qualité de son utilisation: consommations, démarrage, reprise, puissance, encrassement
du moteur en rapport à la volatilité du produit ;
• L’aptitude à une combustion sans cliquetis du moteur en allumage commandé en rapport
avec l’indice d’octane du produit.
A Madagascar, selon l’arrêté n°9894/95 du 30 novembre 1995, est dénommée « Essence
tourisme », le mélange d’hydrocarbures d’origine minérale ou de synthèse, destiné notamment à
l’alimentation des moteurs thermiques à allumage commandé, répondant aux spécifications
suivantes :
16

a- Couleur : rouge.
b- Corrosion lame de cuivre : cotation 1b au maximum pour un essai de corrosion à la
lame de cuivre d’une durée de trois heures à 50°C.
40% et 70% (v/v).
test ».
c- Masse volumique : comprise entre 0,700 et 0,750kg/L à 15°C.
d- Distillation : - volume de distillat (pertes comprises) évaporé à 100°C comprise entre
N.B : v/v veut dire qu’il s’agit d’un pourcentage volumique)
- Point final de distillation inférieur ou égal à 20°C.
- Résidu de distillation inférieur ou égal à 2% (v/v).
e- Composés sulfurés : absence de réaction à l’essai au plombite de sodium dit « Doctor
f- Teneur en gommes actuelles : inférieure ou égale à 4mg/100cm 3 .
g- Indice d’Octane : (Méthode recherche) : compris entre 87 et 90.
h- Teneur en plomb tétraéthyle : inférieure ou égale à 0,3 mL/L. (0,3mL de plomb
tétraéthyle par litre d’essence)
i- Pression de vapeur « REID » : inférieure ou égale à 0,800 bar à 37,8°C.
j- Teneur en soufre totale : inférieure ou égale à 0,200% (m/m).
N.B : m/m veut dire qu’il s’agit d’un pourcentage en masse
k- Additifs : l’Essence tourisme ne peut être additionnée de faibles quantités de produits
destinés à en améliorer la qualité qu’avec l’agrément du Ministre chargé de l’Energie.
B- LE SUPERCARBURANT
Le supercarburant est un carburant pour moteur d’automobile, composé d’hydrocarbures
appartenant à la même coupe pétrolière que l’Essence Tourisme, dont il diffère cependant par
quelques spécifications, telles que :
La couleur ;
La masse volumique ;
L’indice d’octane
La teneur en plomb tétraéthyle
A Madagascar, d’après l’arrêté n°9894/95 du 30 novembre 1995, est dénommé
« Supercarburant », le mélange d’Hydrocarbures d’origine minérale ou de synthèse, répondant aux
spécifications suivantes :
a- Couleur : verte claire.
b- Corrosion à la lame de cuivre : cotation 1b au maximum pour un essai de corrosion à
17

la lame de cuivre d’une durée de trois heures à 50°C.
50% et 60% (v/v).
c- Masse volumique : comprise entre 0,720 et 0,770 kg/L à 15°C
d- Distillation : - volume de distillat (pertes comprises) évaporé à 100°C : compris entre
- Point final de distillation inférieur à 205°C
- Résidu de distillation inférieure ou égale à 0,6 mL/ L.
e- Composes sulfures : absence de réaction à l’essai au plombite de sodium dit
« DOCTOR TEST ».
f- Teneur en gommes actuelles : inférieure ou égale à 4 mg/100cm3.
g- Indice d’octane (méthode recherche) : compris entre 95 et 97.
h- Teneur en plomb tétraéthyle : inférieure ou égale à 0,6 mL/L.
i- Tension de vapeur « reid » : inférieure ou égale à 0,800 bar à 37,8°C
j- Teneur en soufre totale : inférieure ou égale à 0,20 (m/m).
k- Additifs : le Supercarburant ne peut être additionné de faibles quantités de produits
destinés à améliorer la qualité qu’avec l’agrément du Ministre chargé de l’Energie.
C- LE GAS-OIL
Sous cette appellation, on entend par gas-oil (ou gazole), un carburant utilisé dans des
moteurs dits « diesel » dotés à certaines voitures de transport assez d’importance (les camions et
cars). Toutefois, les qualités suivantes sont à recommander pour le gas-oil :
-propreté ;
-combustion ;
-fluidité ;
-volatilité.
L’arrêté n°9897/85 nous donne les caractéristiques du « Gas-oil » utilisé à Madagascar :
Est dénommé « Gas-oil », le mélange d’hydrocarbures d’origine minérale ou de synthèse
destiné notamment à l’alimentation des moteurs à combustion interne ou à la production de chaleur
dans les installations de combustion et répondant aux spécifications suivantes :
à 350°C
a – Couleur : coloration inférieure ou égale à 3
b – Masse volumique : comprise entre 0.810 et 0.890 kg/L à 15°C.
c – Distillation : - volume de distillation (pertes comprises) supérieur ou égal à 80% (a/V)
- Point final inférieur ou égal à385°C
d – Acidité forte : nulle
18

e – Acidité totale : inférieure ou égale à 0.5mg de KOH/g.
f –Teneur en cendres : moins de 0.001% (m/M).
g –Teneur en eau : inférieure ou égale à0.05% (a/V).
h –Indice de cétane : au moins égal à 50.
i –Indice Diesel : au moins égal à 53.
j –Point d’éclair en vase clos : supérieur ou égal à 55°C.
k –Point d’écoulement : inférieure ou égale à -1°C.
l –Teneur en sédiments : moins de 0.01% (m/M).
m –Teneur en soufre : inférieur ou égal à 1% (m/M).
n –Viscosité : comprise entre 1.6 cst et 5.5cst à 100°C.
o –Résidu « Conradson » : inférieur ou égal à 0.15% (m/M).
CONCLUSION DE LA PREMIERE PARTIE
Dans cette première partie, nous avons parlé de l’identité de l’essence et du gazole en tant
que carburants pour automobile. En fait, l’essence et le gazole sont des dérivés du pétrole,
d’origine organique et qui sont formés d’une variété de molécules d’hydrocarbures et dont les
propriétés physico-chimiques en dépendent. Ce pétrole est d’abord extrait de la Terre puis distillé et
traité dans les industries chimiques avant d’être mis en vente dans les stations. Sur ce point,
Madagascar entre actuellement dans la phase de prospection de champ de pétrole. A la fin de cette
première partie, nous avons vu que le Gouvernement impose les normes sur la qualité des
carburants utilisables à Madagascar. Dans la deuxième partie nous verrons que ces carburants
polluent et détruisent la chaussée.
19

Deuxième partie
LES CARBURANTS : AGENTS RESPONSABLES DE LA POLLUTION
ATMOSPHERIQUE ET DE LA DESTRUCTION DES ROUTES BITUMEES
A- GENERALITES
corps célestes.
I- L’ATMOSPHERE
L’atmosphère est une couche essentiellement gazeuse qui enveloppe la Terre et d’autres
L’atmosphère de la Terre a une masse d’environ un cinquième de la masse de la Terre
(5130 millions de tonne). La densité et la pression de l’air sont inversement proportionnelles à
l’altitude : elles décroissent rapidement quand on s’éloigne de la surface de la Terre. La moitié de
cette masse est concentrée dans les 5,5 premiers kilomètres ; 99% dans les premiers kilomètres.
L’étude de l’atmosphère a déjà commencé depuis très longtemps, mais c’est à partir du
XIX è siècle, grâce au progrès de l’aviation et de la radio, qu’on a remarqué une amélioration
considérable de la connaissance de l’atmosphère. (Sélection du READERSS DIGUEST, 1993)
B- LA STRUCTURE THERMIQUE DE L’ATMOSPHERE
En considérant la répartition verticale des températures, l’atmosphère terrestre comprend 4
couches différentes, à savoir la troposphère, la stratosphère, la mésosphère, et la thermosphère.
1- LA TROPOSPHERE
La troposphère est la première couche de l’atmosphère à partir de la surface terrestre
jusqu’à une altitude de 8km (dans les régions polaires) à 17km (dans les régions équatoriales). C’est
dans cette couche qu’évoluent les phénomènes météorologiques à l’origine des temps. La
température y décroît de 6°C tous les 1000m jusqu’à son sommet appelé «tropopause » où la
température atteint -80°C au-dessus des pôles. (Sélection du READERSS DIGUEST, 1993)
2-LA STRATOSPHERE
La stratosphère est la couche qui succède à la troposphère. Elle s’étend jusqu’à 50Km
d’altitude à partir de la tropopause. Dans les 20 premiers kilomètres d’altitude, la température y est
presque constante. La température varie ensuite jusqu'à son niveau supérieur appelé « stratopause »
20

où la température est de 0°C à 20°C. C’est dans cette couche que se trouve la couche d’ozone.
(Sélection du READERSS DIGUEST, 1993)
3- LA MESOSPHERE
La mésosphère est la troisième couche, après la stratosphère. Elle s’étend jusqu’à environ
35km à partir de la stratopause. On trouve peu d’air dans cette couche. La température y diminue
très rapidement jusqu’à atteindre une valeur moyenne d’environ -90°C à sa limite supérieure
appelée « mésopause ». (Sélection du READERSS DIGUEST, 1993)
4- LA THERMOSPHERE
La thermosphère est la dernière couche de l’atmosphère selon la répartition verticale de
l’atmosphère. Son épaisseur est de 80 à 300km. L’air y est très rare mais la température peut
s’élever jusqu’à 1000°C à cause de l’absorption des rayons solaires par les gaz. (Sélection du
READERSS DIGUEST, 1993)
C- LA COMPOSITION DE L’ATMOSPHERE
Si on découpe l’atmosphère, selon la composition des mélanges gazeux qui la constituent,
on distingue 3 couches différentes:
1- L’HOMOSPHERE
- Homosphère
- Hétérosphère
- Exosphère
L’homosphère se trouve entre la surface de la Terre et une altitude d’environ 90 à 100km.
La répartition volumétrique des principaux constituants gazeux de l’air sec reste quasi-constante.
GAZ POURCENTAGE VOLUMIQUE (en%)
Azote (N2) 78,09
Oxygène (O2) 20,95
Argon (Ar) 0,93
Dioxyde de carbone (CO2) 0,03
Néon (Ne) 1,8.10 -3
Hélium (He) 5,2.10 -4
21

Krypton (Kr) 1,0.10 -4
Hydrogène (H) 5,0.10 -5
GAZ POURCENTAGE VOLUMIQUE (en%)
Xénon (Xe) 8,0.10 -6
Ozone (O3) 1,0.10 -6
Radon (Rn) 6,0.10 -8
Tableau3 : Composition en volume de l’air sec dans l’homosphère (BELTRANDO, G.,
CHEMERIE, L., 1995)
Sous l’influence des émissions gazeuses d’origine anthropique, les quantités des gaz CO2
et O3 varient dans le temps et dans l’espace. Cette variation pourrait jouer un rôle important dans un
éventuel changement climatique.
En plus de ces gaz, l’homosphère contient aussi des corps solides sous forme de très fines
particules et de l’eau dans des proportions variant de 0,1% du volume d’air (dans les régions sèches
et froides) à 4% (au-dessus des régions maritimes équatoriales), le tout, venant de la surface
terrestre. (BELTRANDO, G. et col., 1995/DOMINIQUE, F. et col., 1998/Sélection du READERSS
DIGUEST, 1993)
2- L’HETEROSPHERE
L’hétérosphère débute à une altitude de 90 à 100Km à partir d’une couche de transition
appelée « homopause ». La composition de l’air y est significativement différente. Les oxygènes
moléculaires (O2) sont transformés en oxygènes atomiques sous l’effet de la photodissociation par
le rayonnement ultraviolet (UV) du soleil. A130Km d’altitude, les deux tiers des oxygènes
moléculaires sont brisés en atomes. Les gaz les plus lourds se concentrent dans la partie inférieure
de l’hétérosphère ; les légers au-dessus. Cette couche porte aussi le nom de « Ionosphère » car c’est
le lieu d’ionisation des gaz par les rayonnements X et UV. (BELTRANDO, G. et col.,
1995/DOMINIQUE, F. et col., 1998/Sélection du READERSS DIGUEST, 1993)
3- L’EXOSPHERE
L’exosphère est la troisième couche de l’atmosphère, après l’hétérosphère. Sa limite
inférieure commence donc à partir de 750Km d’altitude. Le vide interplanétaire y est
progressivement atteint et que les lois physiques des gaz ne s’appliquent plus. Certaines molécules
des gaz hélium et hydrogène parviennent à s’échapper vers l’espace. (BELTRANDO, G. et col.,
1995/DOMINIQUE, F. et col., 1998/Sélection du READERSS DIGUEST, 1993)
22

II- LE MECANISME DE LA GENESE DES POLLUANTS DANS UN
A- LES MOTEURS A ESSENCE
MOTEUR AUTOMOBILE
Le moteur à essence de l’Ingénieur Américain Brayton en 1872 (moteur à allumage
commandé) utilise le cycle thermodynamique à deux ou à quatre temps (Admission, Compression,
Combustion et Echappement) de Beau de Rochas (Ingénieur Français de 1815 à 1893).
Comme tous les moteurs à allumage commandé, il fonctionne par une inflammation du
mélange air- essence, effectuée par une étincelle d’une bougie d’allumage. (DOMINIQUE, F. et
col., 1998)
1- DEFINITION
Le moteur à essence est un moteur à combustion interne et à allumage commandé utilisant
l’essence comme combustible.
2- PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Le mélange air-carburant est d’abord aspiré dans la chambre de combustion (le cylindre)
par le mouvement de descente du piston. Ensuite, le piston remonte et comprime ce mélange. A ce
stade, ce dernier s’échauffe. Enfin, l’étincelle de la bougie d’allumage enflamme le mélange déjà
chauffé. (REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT, 1989)
La plupart des moteurs à allumage commandé sont basés sur un cycle à deux ou à quatre
temps. Mais, la majorité des moteurs à essence sont à quatre temps : l’admission (ou l’aspiration), la
compression, l’explosion et l’échappement. (REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT,
1989)
23

Figure 2 : Fonctionnement d’un moteur- Principe du cycle à quatre temps (REGIE
a- Pour un cycle théorique
L’admission ou l’aspiration
NATIONALE DES USINES RENAULT, 1989)
La soupape d’admission est ouverte. A ce moment-là, la soupape d’échappement est
encore fermée. Le piston descend (Point mort bas ou PMB), favorisant l’aspiration du mélange air-
carburant se trouvant dans la chambre de combustion. (REGIE NATIONALE DES USINES
RENAULT, 1989)
La compression
Les deux soupapes sont fermées. Le piston remonte au point mort haut (PMH) et
comprime le mélange gazeux aspiré dans le cylindre : le volume diminue, la pression augmente et le
mélange gazeux s’échauffe à cause de la compression. C’est la première compression du mélange
24

gazeux. (REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT, 1989)
La combustion ou l’explosion
La compression recommence une fois. Le volume du mélange devient minimal ; la
bougie d’allumage produit une étincelle. A ce moment, le mélange s’explose et se dilate en exerçant
une force d’expulsion sur le piston qui va se refouler : c’est la combustion (le piston se déplace vers
le bas, d’où une détente). (REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT, 1989)
L’échappement
La soupape d’échappement s’ouvre et le piston remonte en chassant les gaz brûlés de la
chambre de combustion. Le piston, arrivant sur son niveau supérieur (PMH), est prêt pour
recommencer un autre cycle de quatre temps. (REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT,
1989)
Courbe 1 : Diagramme du cycle théorique pour un moteur à essence (REGIE NATIONALE
DES USINES RENAULT, 1989)
25

- Pour un cycle réel
En réalité, le vrai cycle d’un moteur à essence n’est pas conforme au cycle théorique car le
processus de combustion des carburants dans la chambre de combustion doit faire intervenir les
facteurs relatifs aux gaz, à savoir la pression, l’inertie et l’avance à l’injection ainsi que le délai de
l’injection et de l’inflammation. (REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT, 1989)
On note :
A.A : Avance à l’allumage
A.O.A : Avance à l’ouverture de l’admission
R.F.A : Retard à la fermeture de l’admission
A.O.E : Avance à l’ouverture de l’échappement
R.F.E : Retard à la fermeture de l’échappement
P.M.B : Point mort bas
P.M.H : Pont mort haut
Courbe 2 : Diagramme du cycle réel pour un moteur à essence (REGIE NATIONALE DES
USINES RENAULT, 1989)
26

B- LES MOTEURS DIESEL
1- BREVE HISTOIRE DU DIESEL
Le moteur diesel est l’œuvre de l’Ingénieur Allemand Rudolf Diesel. Son invention fut
publiée en 1895. C’est un moteur à allumage par compression. Au point de vue consommation, il
est plus économique que le moteur à essence.
Le moteur diesel a un problème. Son système d’injection ne lui permet pas d’avoir une
vitesse de rotation satisfaisante demandée pour une mise en marche effective. Une amélioration fut
apportée en 1922 par l’Allemand Robert Bosch en fabriquant un système d’injection plus
développé : c’est le mécanisme de la pompe à injection. Les premières pompes à injections furent
sorties d’usine en 1927. Cette mise au point a contribué au succès commercial du moteur de Rudolf
Diesel. (DOMINIQUE, F. et col., 1998)
2- LE MOTEUR DIESEL
a- Définition :
Le moteur diesel est un moteur à combustion interne, à allumage par compression utilisant
des carburants lourds tels que le gazole et le fuel.
b- Principe de fonctionnement
Une certaine quantité de carburant est injectée dans le cylindre contenant de l’air chauffé
et s’enflamme spontanément : c’est le principe d’un moteur à injection. L’injection peut être directe
ou indirecte. Pour un moteur à injection directe, le carburant est injecté directement dans le
cylindre. Par contre, pour un moteur à injection indirecte, le combustible est injecté dans une
préchambre de combustion où l’air tourne à grande vitesse, favorisant la combustion. Un moteur
diesel peut être à deux ou à quatre temps. Mais en général, il est basé sur un cycle à quatre temps, à
savoir, l’admission, la compression, l’inflammation détente et l’échappement. (DOMINIQUE, F. et
col., 1998/REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT, 1989)
Pour un cycle théorique : les étapes sont :
-Admission : La soupape d’admission est ouverte, le piston descend et le cylindre se
remplit d’air pur à la pression atmosphérique.
Quand le cylindre se trouve au point mort bas (PMB), la soupape d’admission se ferme.
27

On obtient une courbe isobare (courbe de transformation à pression constante) à la pression P0 : 1
bar (courbe AB). (REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT, 1989)
-Compression : Les deux soupapes sont encore fermées. Le piston remonte (vers position
PMH) et comprime le mélange de combustible : air ajouté de gaz de carburant. (REGIE
NATIONALE DES USINES RENAULT, 1989)
P.V = n.R.T (en considérant l’air comme un gaz parfait).
P : pression du gaz (l’air)
V: volume du gaz
n : nombre de mol des gaz parfaits
R : constante des gaz parfaits
T : température du système.
Pendant la compression, la température de l’air peut atteindre 600°C (transformation BC)
- Combustion : Pendant la combustion, les deux soupapes restent toujours fermées. Le
piston se trouve au point mort haut (PMH). Le combustible est injecté et s’enflamme au contact de
l’air chaud du cylindre. On a une compression isochore (droit CD) suite à une compression
adiabatique BC (compression à chaleur constante). La température et la pression du mélange vont
augmenter. (REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT, 1989)
La combustion s’effectue à pression constante au début de la détente (courbe isobare DE à
la pression p2). Le volume augmente mais la pression ne varie pas : Il y a expansion du gaz.
-Détente : Le gaz chaud subit une détente suivant l’adiabatique EF. La pression diminue
(P3 supérieur à P0). Le volume revient à V0.
-Echappement : Le piston bascule au PMH mais la pression diminue rapidement au cours
de la brusque ouverture de la soupape d’échappement.
On obtient donc l’isochore BF. La température revient à T1. L’isobare BA ramène le
système moteur à son état initial. (REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT, 1989)
Le diagramme du cycle théorique est donné dans la courbe 3
v= volume de la chambre de combustion
V= Volume engendré par le mouvement du piston
P0= pression atmosphérique
28

Courbe 3 : Diagramme du cycle théorique d’un moteur diesel (REGIE NATIONALE DES
Pour un cycle réel
USINES RENAULT, 1989)
En réalité, comme le moteur à essence, le vrai cycle d’un moteur diesel n’est pas vraiment
conforme au cycle théorique car le processus de combustion des combustibles dans la chambre de
combustion doit faire intervenir les facteurs relatifs aux gaz, à savoir la pression, l’inertie et
l’avance à l’injection ainsi que le délai de l’injection et de l’inflammation. REGIE NATIONALE
DES USINES RENAULT, 1989)
Diagramme du cycle réel
On note :
P : Pression
V : Volume
29

A.O.A : Avance à l’ouverture de l’admission
A.O.E : Avance à l’ouverture de l’échappement
R.F.E : Retard à la fermeture de l’échappement
P.M.B : Point mort bas
P.M.H : Point mort haut
Courbe 4 : Diagramme du cycle réel d’un moteur diesel (REGIE NATIONALE DES
USINES RENAULT, 1989)
C- LES PROPRIETES DES PRINCIPAUX POLLUANTS
Les substances issues des gaz d’échappement qualifiées polluants atmosphériques sont :
les oxydes de carbone
les composés azotés
30

les composés soufrés
les composés organiques volatiles irritants ou odorants
les particuliers
(MOUVIER, G., 1994)
1 – LES OXYDES DE CARBONE
Les oxydes de carbone comprennent le monoxyde et le dioxyde de carbone.
a) Le monoxyde de carbone (CO)
Le monoxyde de carbone est un gaz très toxique, incolore, inodore et plus léger que l’air
(sa densité est égale à 0,98) ; de formule chimique CO. Etant toxique, même à une proportion de un
millième de un pour cent, il empoisonne tous les animaux à sang chaud (cas de l’anoxie). Et à une
proportion de un cinquième de un pour cent, il peut être fatal à moins de 30 minutes (cas de
l’asphyxie) (1) .
b) Le dioxyde de carbone
Le dioxyde de carbone est un gaz incolore, d’odeur piquante, plus stable que le CO, de
formule chimique CO2. Il est aussi plus dense que l’air (densité par rapport à l’air =1,5) qu’on peut
le transvaser comme on le ferait avec un liquide. En plus, le CO2 n’est ni combustible (ne brûle
pas), ni comburant (ne permet pas à un corps de brûler) ; c’est pourquoi certains extincteurs
d’incendie contiennent des mélanges générateurs de grande quantité de CO2. Puisque la respiration
est analogue à une combustion, un animal ne peut vivre dans une atmosphère de gaz carbonique. La
mort se produit par asphyxie (manque d’oxygène) et non par empoisonnement car le gaz carbonique
n’est pas un gaz toxique comme le monoxyde de carbone CO. De plus, il est un important gaz à
effet de serre (1) .
2- LES COMPOSES AZOTES
Les composés azotés comprennent les oxydes d’azote (monoxyde et dioxyde d’azote, le
protoxyde d’azote), l’acide nitrique, et l’ammoniac.
d’azote.
a – Les oxydes d’azotes (NO et NO2)
Le monoxyde d’azote, le dioxyde d’azote et le protoxyde d’azote forment les oxydes
__________________________________________________
(1) http://www.respir.com/doc/adonne/base/Environnementcv.asp, consulté le 14 /04/2007
31

Le monoxyde d’azote.
Le monoxyde d’azote (oxyde azotique ou oxyde nitrique) est un gaz dans les conditions
normales de température et de pression (CNTP). Il est incolore et de formule chimique NO. Ce gaz
à l’état
dissout peut franchir les membranes biologiques. Il est aussi un composé radicalaire et très réactif:
A cet effet, il s’oxyde facilement en dioxyde d’azote en présence de l’oxygène de l’air.
L’inhalation de poussière contenant de NO est très dangereuse car elle est mortelle. D’ailleurs, le
NO est un gaz irritant pour la peau et les yeux. D’autre part, l’inhalation de NO mélangé à l’air est
une des causes de vasodilatation et d’une augmentation du débit sanguin au niveau pulmonaire (1) .
Le dioxyde d’azote :
Le dioxyde d’azote est un gaz, de formule chimique NO2. Il présente une coloration
brunâtre et une odeur douceâtre (odeur que l’on perçoit dans les rues polluées par la circulation
automobile). C’est aussi un gaz très réactif et s’associe parfois à une autre molécule de NO2 pour
former un peroxyde d’azote N2O4. De plus, il est extrêmement irritant et nocif (1) . Puisque le NO2
est un radical (présence d’un électron non apparié), il est un oxydant et un poison assez violent. Son
inhalation donne une réaction instantanée avec de l’eau de poumon, conduisant à la formation
d’acide nitrique HNO3. D’ailleurs, le NO2 est un puissant gaz à effet de serre ayant un pouvoir de
réchauffement global (PRG) sur 100 ans de 310 fois plus élevés qu’une masse équivalente de
dioxyde de carbone (1) .
Le protoxyde d’azote (N2O)
Le N2O est un gaz plus stable que les oxydes d’azote car sa durée de vie est d’environ
125 ans. L’azote contenu dans les combustibles favorise sa formation. Le N2O est aussi très
toxique et peut favoriser la pluie acide (1) .
b – L’acide nitrique (HNO3)
L’acide nitrique est un acide fort, liquide incolore, très corrosif. Il est un oxydant très
puissant. Il est un agent responsable de l’acidification de la précipitation et des eaux (1) .
__________________________________________________
(1) http://www.respir.com/doc/adonne/base/Environnementcv.asp, consulté le 14 /04/2007
32

c- L’ammoniac
L’ammoniac est un gaz incolore, d’odeur forte, de formule NH3. Il est moins dense que
l’air (sa densité est de 0,68 à son point d’ébullition ; c’est-à-dire, à –33,4°C, et sous une pression de
10 5 Pascal). Il est très soluble dans l’eau et donne, en présence de cette dernière un acide :
3 – LES COMPOSES SOUFRES
Les composés soufrés sont formés par le dioxyde et le trioxyde, et l’acide sulfurique.
a) Le dioxyde de soufre
Il est partiellement à l’origine des pluies acides (contenant de l’acide sulfurique) qui
provoque une dégradation des monuments construits avec les pierres calcaires et entraîne la mort
prématurée des végétaux. Le dioxyde de soufre peut provoquer également des troubles respiratoires
humaines (1) .
b) Les trioxydes de soufre
Le trioxyde de soufre est un gaz, de formule chimique SO3. La réaction de ce gaz avec
l’eau donne de l’acide sulfurique, l’un des principaux agents responsables de pluies acides (1) .
c) l’acide sulfurique
L’acide sulfurique est un liquide incolore, inodore, visqueux, et corrosif, de formule
chimique H2SO4. Il est très avide d’eau. Au contact de la peau et des yeux, il provoque
respectivement la brûlure et la cécité. En plus, il est l’un des agents responsable de l’acidification
des précipitations. Ainsi, il corrode activement les pierres calcaires (1) .
4- LES COMPOSES ORGANIQUES VOLATILES (COV)
Les composés organiques volatiles regroupent les alcanes, les alcènes, les hydrocarbures
aromatiques mono et polycyclique et les composés oxygénés ou chlorés émis à l’échappement après
combustion des carburants ou par évaporation de ce dernier.
________________________________________________________________________________
(1) http://www.respir.com/doc/adonne/base/Environnementcv.asp, consulté le 14 /04/2007
33

Etant donné que les COV sont composés d’une grande variété des composés organiques,
leurs effets sont très divers, allant de la gêne respiratoire à l’augmentation du risque cancérigène
pour le benzène et l’amiante. Leurs effets cancérigènes n’ont pas pu être vérifiés qu’à des taux
supérieurs à ceux qui résultent de la circulation automobile (1) .
5- LES PARTICULES
Les particules sont formées essentiellement des particules organiques, des suies et des
composés métalliques.
a – Les particules organiques
Ils proviennent de la combustion incomplète des carburants. Pour les moteurs diesel, les
particules émises sont de faible taille d’environ 0,3μ, favorisant leur pénétration profonde dans le
système respiratoire (1) .
b- Les suies
Une suie est un ensemble de composé chimique résultant de la combustion incomplète de
combustible tel que l’essence et le gazole. Elle est une substance solide et parfois, goudronneuse, de
couleur noirâtre et très riche en carbone. Les suies sont constituées de composées carbonées sous
forme de particule de taille d’une vingtaine de nanomètre. Comme les suies sont composées
d’hydrocarbures aromatiques polycycliques, elles sont toxiques et parfois, cancérigènes d’autant
plus qu’elles s’adsorbent sur les fines particules métalliques (1), (2) .
c- Les composés métalliques
Parmi les composés métalliques, le plomb est le plus important. Il est un métal gris
bleuâtre, de numéro atomique Z=82. Introduit dans le corps par inhalation de poussière et des
fumées, il provoque une intoxication chronique qui se manifeste par une anémie, une constipation,
une colique et une paralysie.
De plus, dans le cas d’une intoxication aiguë, il entraîne un vomissement, une anorexie et
une convulsion résultant d’une augmentation de la pression intracrânienne, voire maladie
permanente du cerveau (1) .
________________________________________________________________________________
(1) http://www.respir.com/doc/adonne/base/Environnementcv.asp, consulté le 14/04/2007.
(2) http://fr.wikipedia.org/wiki/suie, consulté le17/03/2007)
34

D- LA GENESE DE CES POLLUANTS DANS UN MOTEUR D’AUTOMOBILE
1- LA FORMATION DES OXYDES DE CARBONE
Les oxydes de carbone regroupent le monoxyde et le dioxyde de carbone.
a- La formation de monoxyde de carbone
Le monoxyde de carbone ou CO est l’un des résultats de la combustion incomplète des
combustibles. La formation de CO provient donc du manque d’oxygène dans la chambre de
combustion, ou de l’insuffisance de température dans cette chambre, soit l’inflammation précoce
des combustibles (1) .
b- Le dioxyde de carbone
Deux raisons conduisent à la formation du dioxyde de carbone :
- Combustion complète des carburants
- Oxydation de monoxyde de carbone formé par combustion incomplète.
2 - LA FORMATION DES COMPOSES AZOTES
d’azote.
a- La formation d’oxyde d’azote
Ce sont les azotes provenant de l’air aspiré lors de l’admission qui sont la source d’oxyde
La formation de monoxyde d’azote (NO)
La source de NO est la combustion des carburants dans la chambre de combustion des
moteurs à explosion (une des raisons de l’utilisation des pots d’échappement est de minimiser ou
d’empêcher la formation de NO à l’échappement) (1).
O + N2 NO + N
N + O2 NO + O
N + OH NO +H
________________________________________________________________________________
(1) http://www.respir.com/doc/adonne/base/Environnementcv.asp, consulté le 14/04/2007.
35

Conditions de formation :
- la température : Une haute température est favorable pour la formation de NO
-La concentration en oxygène : Les réactions précédentes montrent que la présence d’oxygène
favorise la formation de NO.
N2+ O2 2NO
Lors de la compression qui précède l’allumage, la température du mélange air-combustible
augmente et atteint sa valeur maximale : d’où le temps de l’allumage spontané. A ce moment, la
formation de NO s’effectue et le gaz ainsi brûlé sort de l’échappement pour polluer l’air ambiant en
quantité non négligeable d’oxydes d’azote (1) .
La formation de dioxyde d’azote (NO2)
Il se forme à cause de l’oxydation rapide de monoxyde d’azote (NO) par l’oxygène de
l’air. Ainsi, la généralisation des pots catalytiques sur les voitures augmente le taux d’émission de
NO2 par les automobiles. La réaction suivante traduit la formation de NO2 à partir de NO et en
présence d’oxygène (1) :
2NO + O2
36
2NO2
De plus, le NO formé lors de la combustion de combustible se transforme rapidement en NO2 sous
l’action de l’eau (1) :
NO + H2O NO2 + H2
La formation de protoxyde d’azote (N2O)
en N2O) (1) :
Il peut être formé à partir des NH ou du NCO en présence de NO (transformation de NO
b- La formation d’acide nitrique
NH + NO N2O +H
NCO +NO N2O + CO
En général, l’acide nitrique est formé à partir d’une oxydation puis une hydratation du
monoxyde d’azote (1) :
4NO + 3O2 + 2H2O 4HNO3
________________________________________________________________________________
(1) http://www.respir.com/doc/adonne/base/Environnementcv.asp, consulté le 14/04/2007.

c- La formation de l’ammoniac
L’automobile émet de l’ammoniac si le système catalytique de réduction d’oxyde d’azote
est déréglé. Dans ce cas, la réaction traduisant sa formation est de la forme (1) :
N2 + 3H2
3- LA FORMATION DES OXYDES DE SOUFRE
37
2NH2 + Chaleur
Les composés soufrés des combustibles fossiles (en particulier le pétrole sous forme
d’essence et de diesel) sont à l’origine des dioxydes de soufre.
a- Le formation de dioxyde de soufre
Le dioxyde de soufre est formé à partir de la combustion des composés soufrés résiduels
contenus dans les carburants (1) .
la présence d’oxygène.
La formation des particules de HC favorisée par les zones de mélange pauvre, les
températures inférieures à la limite d’inflammabilité, les couches d’hydrocarbures sur les
parois du bol et le carburant gouttant aux injecteurs.
Les hydrocarbures imbrûlés se forment pendant la combustion des carburants.
Si la température du carburant est inférieure à la limite inférieure d’inflammabilité, il ne pourra ni
s’auto-enflammer ni enflammer.
La formation de suie est liée au mode de combustion des carburants dans les moteurs. En
effet, sa formation dépend du pourcentage d’air ou d’oxygène ainsi que la nature du combustible
(type d’hydrocarbure).
Le plomb de l’essence est rejeté avec les gaz d’échappement sous forme de très fines
particules d’halogénures de plomb tel que PbBr2, PbCl2 et PbBrCl. Dans les zones de très grandes
circulations, la concentration en particule de plomb est très élevée (1) .
E- L’ADDITIF PLOMB TETRAETHYLE
1- LE PLOMB TETRAETHYLE (PTE)
Le plomb tétraéthyle ou PTE est un liquide incolore et toxique, de densité 1,66 et de
formule chimique (C2H5)4 Pb. Le PTE fut découvert par l’Ingénieur américain Thomas Midgley le
________________________________________________________________________________
(1) http://www.respir.com/doc/adonne/base/Environnementcv.asp, consulté le 14/04/2007.

09 Décembre 1921 et fut commercialisé par General Motor le 02 Février 1923.
L’ajout de PTE augmente l’indice d’octane de l’essence. Puisqu’un bon rendement du moteur
s’améliore avec son indice d’octane, l’ajout de PTE à raison de 0,6 à 1 pour mille empêche le
phénomène de cognement dans le moteur et donne au moteur un bon rendement (le PTE a la vertu
d’inhiber la formation des oxydes et de retarder la détonation de ce carburant). Malgré cela, ce
liquide est extrêmement toxique. (BOUGERRA, M.L., 1995/BOULAND, A. et col.,
1997/DOMINIQUE, F. et col., 1998)
2- DOSAGES DU PLOMB DANS LES ESSENCES POUR AUTOMOBILE
automobile.
Nous avons déjà vu que le plomb sert d’un additif anti-détonant dans une essence
Le but des dosages est de déterminer la teneur en plomb dans l’essence ordinaire et aussi
de vérifier si l’essence super sans plomb est vraiment à zéro plomb.
Il existe plusieurs méthodes permettant de déterminer la teneur en plomb d’une essence.
Lors de nos travaux de recherche, nous avons choisi la méthode au monochlorure d’iode car elle
nous semble meilleure. Le monochlorure d’iode sert à rompre les liaisons C-Pb (carbone- plomb)
dans le carburant plombé.
Des essais ont été faits sur des essences ordinaires et des essences super sans plomb (les
essences utilisées à Madagascar). Les résultats sont présentés dans le paragraphe «g-»
a-Domaine d’application
Cette méthode de détermination de la teneur en plomb de l’essence contenant des alkyles
de plomb est applicable seulement dans les cas de concentration comprise entre 0,026 g et 1,300 g
de plomb par litre. Elle ne l’est pas aux essences contenant des additifs manganiques antidétonants.
b- Principe
Un volume connu de l’échantillon est dilué dans un distillat lourd et mélangé avec du
monochlorure d’iode en solution aqueuse. Il y a donc réaction entre les composés tétra alkyles de
plomb présente dans l’essence et le monochlorure d’iode : la présence de chlore entraîne une
rupture des liaisons carbone – plomb (C-Pb). Ils sont extraits de la phase aqueuse sous forme des
composés dialkyles de plomb.
La phase aqueuse est évaporée presque jusqu’à cécité après séparation de l’essence pour
décomposer le monochlorure d’iode libre. Une oxydation à l’acide nitrique permet d’éliminer
toutes matières organiques présentes. Les composés dialkyles de plomb sont convertis en composés
38

de plomb inorganiques. Le résidu est dissout dans l’eau et ramené à pH = 5 à l’aide d’une solution
tampon acétique d’acétate de sodium. Un titrage avec une solution de Na2EDTA en présence de
xylénol organe permet de déterminer la teneur en plomb de l’essence à étudier. Le xylénol orange
sert d’indicateur coloré.
c- Réactifs
- Acide nitrique concentré : 69% (m/m) à 70,5% (m/m)
- Acide chlorhydrique concentré : 35,4%(m/m)
- Acide chlorhydrique, solution (1/1) : mélanger un volume d’une solution d’acide
chlorhydrique identique à la précédente avec un volume d’eau.
- Hydroxyde d’ammonium, solution (1/1) : Mélanger un volume de solution concentrée
d’hydroxyde d’ammonium (35% m/m) avec un volume d’eau.
- Distillat lourd : C’est un distillat pétrolier de distillation directe ayant un indice maximal
de dibrome -1,5 dont environ 10% distillent à 205°C et 90% à 240% . Ce distillat doit être exempt
de plomb.
- Tampon acétate / acide acétique (pH 5) : Dissoudre 23,0 g d’acétate de sodium anhydre
(CH3COONa) dans environ 500mL d’eau. Ajouter 7,2mL d’acide acétique cristallisable. Diluer ce
volume avec de l’eau, dans une fiole jaugée de 100 mL et agiter pour le bien mélanger.
- Monochlorure d’iode 1M : Dissoudre 111,0g d’iodure de potassium KI dans environ
400ml d’eau. Ajouter 445mL d’acide chlorhydrique concentré (identique à la précédente) et laisser
refroidir à la température ambiante. Ajouter 75,0g d’iodate de potassium KIO3 lentement et en
agitant jusqu’à ce que tout l’iode libre préalablement formé soit juste dissout afin d’obtenir une
solution transparente rouge orangée. Laisser refroidir à la température ambiante et diluer à 100 ml
avec de l’eau. Conserver dans un flacon fermé avec un bouchon en verre.
Précaution : Le monochlorure d’iode réagit avec les ions ammonium dans certaines
conditions. Il est donc nécessaire de faire entrer ce réactif en contact avec de l’hydroxyde
d’ammonium ou des sels d’ammonium. Il faut éviter l’utilisation des bouchons en caoutchouc pour
fermer des récipients contenant des solutions de monochlorure d’iode. Il est à noter que les
quantités de KI et de KIO3 sont calculées afin de laisser un léger excès d’iodate. Si l’excès est plus
important, cela risque de provoquer une précipitation du plomb et des points finals non précis au
cours du titrage avec la solution Na2EDTA.
-Nitrate de plomb 0,005mol/L : Peser avec 0,001g près 1,7g environ de nitrate de plomb
39

[Pb(NO3)2] préalablement séché à 105°C et refroidi dans un dessiccateur. Dissoudre ce produit dans
de l’eau et ajouter 10mL de l’acide nitrique concentré. Diluer ce volume avec de l’eau, dans une
fiole jaugée de 1000mL, et agiter fortement pour les homogénéiser. L’équation définissant la
concentration Co en moles par litre de nitrate de plomb est :
Or:
On a :
Avec:
V=1L et,
D’où:
conique de 250 ml
m
C o =
331,23
Avec m : la masse (en gramme) de Pb (NO3)2 dissoute.
-Disodium–dihydrogène éthylène diamine tétracétique
[CH3N (CH2COOH) CH2COONa] 2,2H2O (Na2EDTA); solution titrée à 0,005 mol/L.
On dissout environ 3,75g de Na2EDTA dans 2 000ml d’eau.
Etalonnage : On introduit 25,0 mL de la solution étalon de nitrate de plomb dans une fiole
On dilue à environ 75 mL avec de l’eau et on y ajoute plusieurs gouttes de la solution
indicatrice de bleue de bromothymol. On titre avec la solution d’hydroxyde d’ammonium jusqu’à
ce que la couleur de la solution commence à virer du jaune au bleu, puis ajouter 10 ml de la
solution tampon acétique d’acétate de sodium et 5 gouttes de la solution de xylénol orange.
NB : -En présence de plomb, la solution prend une teinte rouge orange.
On titre à la solution de Na2EDTA. La couleur vire à l’orange à proximité du point final,
ce dernier étant indiqué par un brusque virage de l’orange à un jaune citron vif persistant. On note
le volume utilisé et on calcule la concentration de Na2EDTA. L’addition d’un excès de solution de
Na2EDTA ne provoque aucun autre changement de couleur au point final.
40

Calcul : La concentration C1 de la solution de Na2EDTA. est :
C1.V1=C0.V0 qui peut aussi s’écrire : C1.V= 25.C0 car V0=25mL
D’où :
25C0
C1
=
V
C0 étant la concentration en mol /L de la solution étalon de nitrate de plomb
V est le volume, en ml de la solution de Na2EDTA utilisé pour l’étalonnage
Xylénol orange (solution indicatrice)
On dissout 0,2 g de xylénol orange, sel de sodium, de 100mL d’eau et on y ajoute 1 goutte
de la solution 1+1 d’acide chlorhydrique
l’eau.
On prépare une nouvelle solution chaque semaine
Bleu de bromothymol (solution indicatrice)
On dissout 0,1g de BBT dans 80ml d’éthanol à 95% (V/V) et diluer à 100mL avec de
d- Matériels
-Burette de 25mL
-Eprouvette
-Pipette de 25mL
-Fioles jaugées
-Fioles coniques à col large, en verre, borosilicaté de 250 ml ou 500 mL.
-Réservoir de mesure de 100 mL et 500 mL
-Ampoule à décanter de 250mL, en verre borosilicaté avec un bouchon en verre.
-Verre de montre, en verre borosilicaté, d’une graduation suffisante pour couvrir
l’ouverture de la fiole conique de 500mL
NB : Les verres de montre nervurés sont recommandés car ils réduisent notablement le
temps nécessaire à l’évaporation des phases aqueuses contenant de plomb extrait.
-Thermomètre d’un usage général, d’échelle de 0°C à 50 °C ou 0°C à 100 °C
-Balance mono ou double plateau pesant à 0,001 g près
-Dessiccateur en verre d’une capacité suffisante avec desséchant.
e- Echantillonnage
Les échantillons d’essence ayant une pression de vapeur Reid supérieure à 50 kPa doivent
être refroidis dans un récipient à environ 10°C avant d’en extraire la prise d’essai pour analyse. Le
mode opératoire utilisé pour l’échantillonnage doit être noté dans le rapport d’essai.
41

f- Mode opératoire
(f1) : Séparation des composés dialkyles de plomb de la phase d’essence
Remarque : Aucun produit ne doit être aspiré avec la bouche. Laisser s’évaporer la pression régnant
dans l’ampoule à décanter pendant l’agitation.
42

(f2) : Décomposition du monochlorure d’iode libre et élimination de toutes matières organiques
(f3) : Dissolution du résidu blanc
NOTES :
• Le résidu peut être rapidement dissout en réchauffant la solution. Si la solution a été
chauffée, il faut la refroidir avant le titrage. Ajouter plusieurs gouttes de BBT et titrer avec
la solution d’hydroxyde d’ammonium jusqu’à ce que la couleur commence à virer du jaune
paille au bleue, puis ajouter 10ml de la solution tampon acétique d’acétate de sodium et 5
gouttes de xylénol orange.
• Après addition de xylénol orange, en présence de plomb, la solution a une couleur rouge
brune. A des hautes teneurs en plomb, une solution de xylénol orange à 1% (m/m) peut
donner une meilleure indication de la couleur.
43

(f4) : Titrage complexométrique à l’E.D.T.A
NOTES :
• Noter le volume de la solution de Na2EDTA utilisé pour virer de l’orange à un jaune citron
vif la couleur de la solution dosée.
• L’addition d’un excès de Na2EDTA ne provoque aucun autre changement de la couleur au
point final.
(f5) : Détermination à blanc
Effectuer une détermination à blanc selon le mode opératoire donné ci-dessus (f1 jusqu’à f4, en
omettant la prise d’essai et noter le volume V0 en millilitre (ml) de la solution de Na2EDTA utilisé
g- Résultats et calculs
Pour l’essence tourisme (Ordinaire)
Le volume de la solution d’EDTA utilise lors de l’étalonnage indiqué en réactif est de :
VEDTA=V=24,15mL.
La concentration C1 de la solution d’EDTA est donc :
44

25 C0 C1=
V
C1=
m 1,7
331, 23 331, 23
−3 −1
avec C0= = = 5,13.10 mol. L
25.
5,
13.
10
24,
15
−3
C1= 5,31.10 -3 mol.L -1
Le volume de la solution d’acide nitrique versé pour avoir un résidu blanc (b- du mode
opératoire) était 10mL.
Le titrage à l’hydroxyde d’ammonium est arrêté (apparition d’une couleur bleue) quand le
volume versé était 19,5mL (V = 19,5mL).
19°C).
Au moment du prélèvement de l’échantillon, la température de l’essence était 19°C (t=
Le volume de la solution d’EDTA utilisé pour l’essai à blanc était de 13,3ml. Pour le
titrage de la prise d’essai, le volume utilisé était 19,9mL.
d’essai.
Déterminons la teneur en plomb CPb, en g/l à 15°C.
L’équation suivante donne la valeur de CPb :
CPb= 8,288 (V1- V0) C1 [1+0,0012(t-15)]
V0=Volume en ml de Na 2 EDTA utilisé pour l’essai à blanc.
V0= 13,3mL
V1= Volume en mL de la solution titrée de Na 2 EDTA , utilisé pour le titrage de la prise
V1= 19,9mL
C1= La concentration, en Mol/l de la solution titrée de Na 2 EDTA
C1= 5,31.10-3mol.L -1
t= la température en (°C) de l’essence lors de la prix d’essai
t= 19°C
8,288= Constante permettant la conversion du Na 2 EDTA en g/L de Plomb
0,0012= Coefficient correspondant à la dilation des essences pour 1°C au niveau de 15°C,
représentant un intermédiaire entre celle des essences moteur et aviation.
On a donc :
CPb= 8,288 (19,9- 13,3). 5,13.10-3 [1+0,0012 (19-15)]
45

CPb= 8,288 (6,6). 5,13.10-3 [1+0,0012(4)]
CPb=8,288.6, 6. 5,13.10-3. (1+0,0048)
CPb=8,288.6, 6. 5,13.10-3.1, 0048
Pour l’essence super sans plomb.
CPb=0,282g/L
On a trouvé les mêmes valeurs à celles de l’essence tourisme mais les deux volumes V0 et
V1 ont mêmes valeurs.
autre forme.
Donc, on a trouvé : CPb= 0g/L
h- Interprétation des résultats.
Dans une essence, il y a présence de plomb que ce soit sous forme de PTE soit sous une
La formation complexe PbEDTA est impossible tant que le plomb se présente sous une
forme dérivée organique. D’où la nécessité de la transformer en composé inorganique par ajout
d’acide nitrique.
d’iode.
L’évaporation sert pour éliminer la phase d’essence et décomposer le monochlorure
Le dépôt blanc est du composé de plomb inorganique.
L’ajout d’une solution d’hydroxyde d’ammonium par dosage réduit le pH de la solution
qui était acide à cause de l’acide nitrique.
L’ajout de la solution tampon acétique a pour rôle de stabiliser le pH de la solution pour le
dosage compléxométrique à l’EDTA.
La réaction qui a lieu entre le plomb et l’EDTA lors du dosage est donnée par l’équation :
(Pb 2+ ,Ind)+Y 4-
Ind.= L’indicateur coloré xylénol orange ;
Y 4- = ions EDTA.
46
PbY 2- +Ind
L’apparition d’une couleur jaune citron vif persistant marque l’épuisement des ions Pb 2+
dans la solution : ils sont tous transformés en complexe PbEDTA.
La teneur en plomb de l’essence tourisme est comprise entre les valeurs seuils exigées par
la norme (entre 0,026/L et 1,300 g/L).

Avec l’essence sans plomb, on n’a rien obtenu :
CPb=0g/mol.
Cette valeur n’est pas très étrange car en réalité, la teneur en plomb dans une essence super
sans plomb ne doit pas dépasser la valeur 5ml/L, valeur inférieure à la limite inférieure exigée par la
présente norme.
Remarque :
La méthode de spectrométrie d’absorption atomique permet de déterminer la faible teneur
en plomb de l’essence. Mais vu le coût de la réalisation de cette expérience, nous n’avons pas pu le
faire.
carburant.
i- Conclusion
Toutes les essences contiennent du plomb mais à des proportions différentes.
L’empoisonnement au plomb est donc inévitable tant qu’on utilise (consomme) du
Réduire à la plus faible la quantité de plomb dans les carburants est la solution.
3- DOSAGE DU PLOMB DANS LA POUSSIERE D’UNE CHAUSSEE
En 1996, des équipes de la I.N.S.T.N ont mené des recherches sur la pollution de l’air
dans la capitale. Ils ont montré que l’atmosphère de la ville d’Antananarivo est trois fois plus
polluée que la ville de Grenoble (la ville la plus polluée en France)
Le principal pollueur est le gaz d’échappement des véhicules automobiles.
L’endroit le plus pollué de Madagascar est le tunnel d’Ambohidahy. Dans ce tunnel,
pendant l’embouteillage, l’air est presque irrespirable à cause des gaz émis par les véhicules de
circulation qui y sont restés bloqués.
Un filtre était mis dans un endroit dans le tunnel d’Ambohidahy pour mesurer l’effet des
fumées émises par ces véhicules. A peine 20 minutes le filtre est devenu noir.
l’air.
Rappelons que le plomb est l’un des principaux éléments polluants de l’atmosphère.
Il est rejeté avec les gaz d’échappement et s’accroche à des particules qui flottent dans
La pénétration de ces particules dans l’organisme dépend de leur taille :
Des particules de dimension 10µ (les PM10) sont capables de pénétration jusqu’aux
alvéoles (poumon) après inhalation de la poussière.
les alvéoles.
Les PM2,5 (diamètre inférieur à 2,5µ peut attaquer directement le sang après avoir traversé
47

a – Matériels et produits
Becher de 50 mL
Erlens de 250 mL
Montage pour dosage volumétrique
Baguette de verre
2g d’acide tartrique
Acide nitrique 0,1 M
Tampon ammoniacal (pH 10)
Soude 0,1 M
Méthylorange
Solution d’EDTA à 0,001 M
Echantillon de poussière
Remarques
Tampon ammoniacal (pH 10) : 120 mL d’ammoniaque concentrée sont ajoutés à 14 g de
chlorure d’ammonium et dilués à 200 mL.
Indicateur noir d’ériochrome T : à 200 mg d ériochrome, on ajoute 4 ml du tampon
ammoniacal et on dilue à 100 mL.
d’eau
Solution d’EDTA à 0,001 M : dissoudre 372 mg d’EDTA (disodique dihydraté) dans 1l
Echantillon de poussière : L’échantillon de poussière était ramassé au bord d’une route à
grande circulation (dans le tunnel d’Ambohidahy)
b- Manipulation
(b1) : Dissolution du plomb dans l’échantillon de poussière
PNOTE : Le plomb est soluble dans l’acide nitrique
48

(b2) : Décantation et récupération du liquide surnageant
(b3) : Lavage de la poussière non dissoute restante à l’acide nitrique
(b4) : Ajout de solution de soude
NOT
E : L’ajout de la soude diminue l’acidité de la solution.
49

(b5) : Ajustage du pH à un pH=10
(b6) : Titrage complexométrique à l’E.D.T.A
c- Résultat et calcul
D’abord, le volume de soude versé (cf. mode opératoire-b4) est de 2,1mL. Alors, le pH de
la solution devient 3,75.
Note: La zone de virage du méthylorange est de : 3,1≤ pH ≤ 4,4
Ensuite, à la fin du dosage, le volume d’EDTA versé est de 3,64mL.
Maintenant, déterminons la masse de plomb contenue dans l’échantillon de poussière.
On a:
mPb=nPb.MPb
mPb : masse de plomb dans l’échantillon, en gramme (g)
nPb : nombre de mol de plomb dans l’échantillon, en mol
MPb : masse molaire de plomb, en gramme par mol (g.mol -1 )
A l’équivalence :
nPb= nEDTA
nEDTA : nombre de mol de E.D.T.A dans la solution de E.D.T.A versée, en mol
50

En plus : nEDTA= VEDTA.MolaritéEDTA
VEDTA : volume de la solution d’E.D.T.A versée, en litre
MolaritéEDTA : molarité de la solution d’E.D.T.A, en mol par litre (mol.L -1 ).
Si on veut exprimer le volume en millilitre, on a :
nEDTA= VEDTA.0, 001.Molarité EDTA
D’où :
Résultats :
VEDTA= 3,64mL
MolaritéEDTA= 0,001mol.L -1
mPb= 3,64.0, 001.0.001.207,23
mPb=7,46.10 -4 g
Calculons maintenant la concentration de plomb en partie par million (ppm).
Concentration du Pb (ppm) =
Résultats :
Masse de Pb (g)= mPb= 7,46.10 -4 g
Masse de l’échantillon de poussière (g)= 1g
d- Interprétation
masse de Pb ( g)
x10
masse de l'
echantillon
de poussière ( g)
Chaque jour, une multitude de véhicules à moteur passent dans le tunnel d’Ambohidahy.
Ceux qui utilisent l’essence plombée éjectent dans l’air des particules de plomb emportées par le
gaz d’échappement. Une partie de ces particules de plomb se mélange avec les poussières de la
chaussée. Pour doser ces particules de plomb, on les sépare de la poussière par lavage à l’acide
nitrique. Puisque son dosage compléxométrique à l’EDTA exige un pH égal à 10, le pH de la
solution est emmené à cette valeur par ajout de la solution de soude et d’un tampon ammoniacal de
pH égal à 10. Les ions Pb 2+ forment avec l’EDTA un complexe PbEDTA, de couleur vert olive. La
réaction est traduite par l’équation suivante :
Pb 2+ + H2EDTA PbEDTA + 2H +
51
6

e- Conclusion
Tant qu’on utilise des essences plombées, il y a toujours des particules de plomb dans
l’atmosphère qui sont par la suite déposées partout. L’inhalation de poussière et la consommation
des plantes ou des aliments se trouvant au bord des routes de grandes circulations automobiles
présentent donc un grand risque pour la santé.
III- DESTRUCTION DES ROUTES BITUMEES PAR LES
A- LA CONSTRUCTION DES ROUTES
CARBURANTS
On distingue deux types de routes : les routes revêtues et les routes non revêtues. A leur
tour, les routes revêtues sont de deux sortes, à savoir, les chaussées souples dont la couche de
roulement est en matériaux hydrocarbonés et les chaussées rigides ayant la couche de roulement en
béton.
Dans ce présent travail de recherche, nous étudierons uniquement les chaussées souples
qui sont les plus utilisées dans les pays en voie de développement, d’autant plus que c’est le seul
type de routes revêtues utilisées à Madagascar.
Les opérations de construction des routes comprennent 6 étapes:
Les études préliminaires et détaillées
L’implantation
Les terrassements
Le compactage
Les travaux de carrière
La stabilisation des sols
Les revêtements
(COMMISION ECONOMIQUE DES NATIONS UNIS POUR L’AFRIQUE, 1982)
1- LES ETUDES PRELIMINAIRES
Ce travail consiste à définir le tracé le plus satisfaisant pour la route. On étudie la nature
du sol dans le but de connaître la possibilité de trouver à proximité du tracé les matériaux
nécessaires à la construction. (COMMISION ECONOMIQUE DES NATIONS UNIS POUR
L’AFRIQUE, 1982)
52

2- LE TERRASSEMENT ET TRANSPORT
Il s’agit de régler le niveau du terrain en utilisant les engins suivants : excavatrices,
tractopelles, bulldozers et scrapers. (COMMISION ECONOMIQUE DES NATIONS UNIS POUR
L’AFRIQUE, 1982)
3- LE PROFILAGE
C’est la régulation de surface de la chaussée afin qu’elle soit bien réglée et qu ‘elle ait une
meilleure qualité de roulement ainsi qu’une route bien profilée pour éviter tous risques et dépenses
éventuels. Dans ce cas, les niveleuses motrices entrent en jeu tandis que la finition se fait à la main.
4- LE COMPACTAGE
Le compactage consiste à une élimination des vides dans les couches pour accroître le
compactage ultérieur sous l’action de la circulation. Il s’agit donc de faire rapprocher les particules
de terre en expulsant l’air emprisonné dans la couche. Les matériels utilisés sont des rouleaux lisses,
rouleaux à peaux, rouleaux vibrants, rouleaux à pied de mouton. (COMMISSION ECONOMIQUE
DES NATIONS UNIS POUR L’AFRIQUE, 1982)
5- LES TRAVAUX DE CARRIERE
concassage.
construction.
Les travaux de carrière connaissent quatre phases : carrière, forage, dynamitage et
La carrière proprement dite consiste à fournir les qualités de pierres nécessaires à la
Le forage se fait par perforatrice à air comprimé ou, si c’est possible, par perforatrice
utilisant des pointes de fleur en carbure de tungstène parfaitement aiguisée ou par dynamitage par
détonateurs à micro retard.
Le concassage : après avoir dynamité les pierres, on les réduit en fragments relativement
gros, et par la suite, on départage les granulats suivant leurs dimensions requises.
Il est à signaler qu’il faut éviter la contamination des granulats par des boues ou poussières car une
moindre quantité peut contrarier l’adhésivité entre granulat et liant. (COMMISSION
ECONOMIQUE DES NATIONS UNIS POUR L’AFRIQUE, 1982)
6- LE SOLS STABILISES
Il comprend trois stades :
53

1 er stade : épandage et mélange des sols
Les couches de base en gravier ou sols matériels de faible plasticité sont stabilisées par des
petites quantités de ciment ou de chaux. L’opération se fait en deux temps :
1 er temps : épandage du stabilisant sur les matériaux à stabiliser.
2 eme temps : mélange du produit stabilisant au sol
2 ème stade : épandage et dosage du stabilisant
On répand uniformément le ciment ou la chaux sur les couches. Le dosage est de 11
kg/km2 pour une couche de base de 15 cm d’épaisseur.
3 eme stade : mélange en place du stabilisant et du sol
Epandage et mélange des matériaux pour revêtement hydrocarboné
Il existe plusieurs variétés de matériaux pour revêtement hydrocarboné. Le point commun
est qu’ils sont tous composés d’agrégats liés ensemble par du bitume ou du goudron. On distingue
deux sortes de traitement :
L’épandage superficiel
Exécution d’un tapis en matériaux hydrocarbonés
a- L’épandage superficiel
L’opération peut être faite manuellement ou par machine. D’abord, on épand la couche de
liant puis on la gravillonne le plus tôt possible et enfin, on la cylindre pour assurer le contact entre
liant et gravillons. Le cylindrage se fait en utilisant des rouleaux lisses ou à pneus. (COMMISSION
ECONOMIQUE DES NATIONS UNIS POUR L’AFRIQUE, 1982)
b- Exécution d’un tapis en matériaux hydrocarbonés
Un enrobé est un mélange « agrégat (ou granulats)- liant bitumé ».
Les enrobés sont fabriquées en centrale. Des agrégats de plusieurs dimensions sont mélangés avec
l’enrobé pour avoir une granulométrie convenable. Les opérations sont faites dans un appareil
appelé poste d’enrobage. Les matériaux sont ensuite rependus sur la route et compactés à chaud.
(COMMISSION ECONOMIQUE DES NATIONS UNIS POUR L’AFRIQUE, 1982)
Les agrégats ou granulats:
Les agrégats sont caractérisés par leur adhésivité. Des échantillons des granulats pour la
construction des routes doivent être analysés auprès du LNTPB (Laboratoire Nationale des Travaux
54

Publiques et des Bâtiments) pour déterminer leur adhésivité. Adhésivité : aptitude à fixer le liant.
Un granulat de grande adhésivité est un granulat de qualité meilleure pour une construction de
route. (COMMISSION ECONOMIQUE DES NATIONS UNIS POUR L’AFRIQUE, 1982)
Les liants bitumés :
Un liant bitumé c’est du bitume utilisé comme liant dans la construction de route.
- Chaque bitume est caractérisé par les paramètres suivants :
- Densité à 25°C
- Perte à la chaleur : pourcentage de bitume lors d’une calcination
- Pénétration DOW : profondeur d’enfoncement d’une aiguille d’un appareil appelé
« pénétromètre » dans un échantillon de bitume maintenu à une température de 25°C. Elle définit la
dureté du bitume.
Point de ramollissement Bille-Anneau : température à laquelle un produit bitumineux atteint un
certain degré de ramollissement dans des conditions normalisées. Il définit la résistance aux
variations de chaleur. (COMMISSION ECONOMIQUE DES NATIONS UNIS POUR
L’AFRIQUE, 1982)
B- DESTRUCTION DES ROUTES
Malgré la qualité des études préliminaires, des matériaux et des travaux proprement dits,
une route n’est jamais à l’abri d’une destruction tant que le carburant, quelle que soit la quantité, la
catégorie ou la forme, entre en contact direct avec le bitume. Un tel contact peut se traduire en une
attaque : des petits trous apparaissent, au début. Notamment, les expériences suivantes mettent en
évidence ce phénomène.
1 ère EXPERIENCE: dégradation du bitume par la présence de l’essence et du gazole
Le but de cette manipulation c’est de mettre en évidence le caractère solvant de l’essence
et du gazole vis à vis du bitume.
On prend des blocs de bitume de masse connue et de dimensions voisines que l’on verse
dans des échantillons d’essence et de gazole pour vérifier la nature « solvant » de ces carburants vis
à vis du bitume. Pour cela, on plonge un bloc de bitume dans chaque échantillon. On pèse le bloc
restant toutes les 5 minutes pour mesurer la vitesse de l’attaque de ces hydrocarbures.
Matériel et produit :
-Béchers
55

-Echantillon d’essence et de gazole
-Balance
-Chronomètre
-Bitumes.
Manipulation:
Résultats et calculs :
Temps
(en minute)
Le tableau 5 donne les résultats de l’expérience :
Masse de bitume dans chaque solution (en gramme)
essence gazole
Masse (g) %résiduel Masse (g) %résiduel
0 mi=2.7010 mi=2.4900
5 2.3772 88,012 2.4518 98,466
10 1.9026 70,441 2.3918 96,056
15 1.4386 53,262 2.3780 95,502
20 1.1304 48,851 2.3499 94,373
25 0.8196 30,344 2.3151 92,976
30 0.5241 19,404 2.2935 92,108
35 0.3820 14,143 2.2499 90,357
40 0.2544 9,419 2.2209 89,193
45 0.1370 5,072 2.1971 88,237
56

50 0.0618 2,288 2.1655 86,968
55 0.0142 4,228 2.1275 85,442
60 0 0,000 2.0843 83,707
mi : masse initiale (ou masse au début de l’expérience) de l’échantillon de bitume
% résiduel : pourcentage de masse restante
Tableau 4 : dégradation du bitume par l’essence et le gazole
Calculons la vitesse moyenne de dégradation du bitume dans chaque solution.
V : vitesse moyenne de dégradation du bitume dans chaque solution, exprimée en gramme par
minute [g.min -1 ]
dm : variation de masse du bitume (masse finale moins masse initiale), exprimée en gramme [g]
dt : durée de l’expérience, exprimée en minute [min]. On a :
dt=60min
On a :
D’où :
On a :
D’où
Les résultats sont les suivants :
Vitesse de dégradation du bitume dans l’essence
Vitesse de dégradation du bitume dans le gazole
57

Interprétation :
Ce tableau de résultats montre la vitesse de dégradation du bitume dans l’essence et le
gazole. On voit que la masse du bitume correspondant à la dégradation par l’essence décroît plus
vite que celle du gazole. On peut donc dire que l’attaque de l’essence est très vite.
Conclusion :
L’essence dégrade plus vite le bitume que le gazole.
2 ème EXPERIENCE: action de l’essence et du gazole sur les enrobés
Comme il est dommageable de détruire une route, nous nous contentons d’expérimenter
indirectement sur les enrobés.
Le but de cette manipulation est de vérifier que les carburants (l’essence et le gazole) sont
capables de détruire une chaussée, en travaillant sur les enrobés.
Un enrobé est un mélange de granulat et de liant bitumineux. Donc, on plonge un
échantillon d’enrobé dans des échantillons de carburants pour que ces derniers attaquent le bitume.
Matériels et produits :
Béchers
Echantillon de bitume
Echantillon de carburant (essence et de gazole)
Manipulation :
Manipulation
58

Résultats :
Dès le premier contact avec les carburants, les granulats commencent à se débarrasser
de leur liant. Au bout de 5 à 10 minutes seulement, ils deviennent complètement lavés. Pourtant, la
réaction est beaucoup plus rapide dans l’essence.
Interprétation et conclusion :
Cette deuxième expérience confirme la première expérience : les carburants, c’est-à-dire
l’essence et le gazole sont des solvants pour le bitume. Les carburants détruisent donc les chaussées.
CONCLUSION DE LA DEUXIEME PARTIE
Les carburants restent les principales sources d’énergie. Mais tout au long de cette
deuxième partie, ces précieuses matières ont subi des revers, car ni la nature, comme l’atmosphère,
ni l’œuvre artificielle, à savoir la route bitumée, voire les êtres vivants sont les victimes de leur
usage, quoi qu’il en soit.
Tout d’abord, l’essence et le gazole, par leur innombrable gaz polluent la fragile
enveloppe naturelle de la Terre qu’est l’atmosphère. Par la suite, cette pollution est à l’origine des
maladies graves chez les hommes.
En outre, les routes bitumées, malgré leur qualité de chaussée, ne sont pas à l’abri des
attaques corrosives des carburants tombés sur elles, sous forme de goutte.
Le danger est présentement partout et mérite une lutte particulièrement urgente, efficace et
durable pour sauvegarder l’environnement tout entier
59

Troisième partie
LUTTE CONTRE LA POLLUTION ET INTERET PEDAGOGIQUE
I- LUTTE CONTRE LA POLLUTION PAR LES GAZ
D’ECHAPPEMENT
La pollution par les gaz d’échappement inquiète l’humanité. D’où la nécessité d’une
solution, d’une part, immédiate, efficace et durable et d’autre part, nationale et internationale. En
d’autres termes, il faut la lutter à tout prix car, bien évidemment, nul pays n’est à l’abri de ce fléau.
Alors, des conventions ont été adoptées. Notamment, Madagascar préconise, par le biais de la
Direction Générale de la Sécurité Routière et ses centres de visites techniques, le contrôle des
fumées émises par les automobiles comme un moyen de lutte. Par ailleurs, la course aux
biocarburants commence à avoir son sort. D’autres moyens de lutte tels que la maintenance du
système moteur, la réglementation de la circulation et la révision et application des textes seront
aussi avancés en paragraphe D.
A- LOIS SUR LES EMISSIONS DE FUMEES RELATIVES AUX GAZ D’ECHAPPEMENT
L’arrêté interministériel N° 6941/ 2000 du 06 juillet 2000 fixe les normes sur les
émissions de fumées relatives aux gaz d’échappement des véhicules automobiles et abroge les
dispositions prévues par l’arrêté N° 1186 du 26 Mars 1971.
Voici le contenu de cet arrêté :
Article premier :
Le présent arrêté a pour objet de réglementer les émissions de fumées relatives aux gaz
d’échappement des véhicules. A cet effet, il en fixe les limites d’émissions admissibles.
Article 2 :
Les moteurs des véhicules automobiles doivent être conçus, construit, réglés, entretenus et
conduits de façon à ne pas provoquer des émissions de fumées incommodantes.
Article 3 :
Les véhicules en stationnement doivent avoir leur moteur arrêté.
60

Article 4 :
Aucun véhicule en service ne doit émettre, pendant la marche ou à l’arrêt, des fumées
nettement opaques. Les émissions fugitives au moment des changements de régime du moteur sont
toutefois admises.
Article 5 :
Indépendamment des sanctions qu’il encourt lorsque son véhicule est en infraction aux
dispositions de l’article 4 ci-dessus et de l’article 7 ci-dessous, le propriétaire ou conducteur sera en
outre prescrit de présenter ledit véhicule au service de contrôle local de sa mise en conformité avec
les dispositions ou réglages effectués en vue de sa mise en conformité avec les dispositions du
présent arrêté.
A cet effet, la carte de visite technique lui sera retirée par les agents dudit service, et ne lui
sera restituée qu’après le contrôle susmentionné.
Article 6 :
Les véhicules neufs équipés d’un moteur à combustion interne présentés à la réception par
type ou titre isolé pourront faire l’objet d’une mesure de l’opacité de la fumée (pour les moteurs
diesels) ou d’un analyseur des gaz d’échappement (pour les moteurs à essence) dans les conditions
fixées par l’article 7 ci-dessous.
Article 7 :
Selon le mode de carburation du moteur (diesel, essence) la mesure de l’émission sera
faite au moyen d’un opacimètre ou d’un analyseur de gaz d’un modèle agrée par l’Etat. L’appareil
devra être étalonné avant chaque série de mesures.
Conformément aux conditions spécifiques par les protocoles opératoires, les mesures se
devront à excéder les valeurs indiquées ci-après pour les véhicules de toutes les catégories
concernées :
61

Véhicules Diesel
CATEGORIE MOYENNE ARITHMETIQUE DE
62
COEFFICIENTS D’ABSORPTION
(m -1 )
Voitures particulières ≤ 2,50
Autobus et autocars ≤ 2,50
Véhicules industriels et commerciaux ≤ 2,50
Véhicules et tracteurs agricoles ≤ 2,50
Véhicules spéciaux de travaux publics ≤ 2,50
Tableau 5 : Norme sur les mesures à l’opacimètre pour tous véhicules diesel
Types de gaz émis Limites
inférieures
Limites
supérieures
Unités
HC (Hydrocarbures imbrûlés) 0 2 000 ppm volume
CO (Monoxyde de carbone) 0 15 % volume
CO (dioxyde de carbone) 0 20 % volume
O2 (Oxygène) 0 4 % volume
λ : Coefficient lambda (essence plombée) 0,8 1,2 Adimensionnel
Tableau 6 : Norme sur les mesures par analyseur de gaz pour tous les véhicules à essence
La fiche de contrôle établie, selon le modèle joint en annexe, devra accompagner les
documents inhérents à la voiture au même titre que la carte grise et autres.
Article 8 :
Les contrôles volants des gaz d’échappement pourront être effectués suivant les méthodes
mentionnées à l’article 7.

Article 9 :
Les contrôles seront effectués lors des visites techniques des véhicules exigées par les
articles R.123 et R.124 du code de la route.
Article 10 :
agrée par l’Etat.
Les mesures prescrites dans l’article 7 du présent arrêté seront effectuées par un organisme
Article 11 :
Sont abrogées toutes dispositions antérieures contraires au présent arrêté, et notamment
celle de l’arrêter N° 1186 du 26 mars 1971 relatif aux fumées produits par les véhicules
automobiles.
Article 12 :
Le présent arrêté sera publié au journal officiel de la République.
B- MESURE ADMINISTRATIVES : La D.G.S.R et le MIKOJA
Le Centre de Visite Technique MIKOJA est une branche de la Direction Générale de la
Sécurité Routière (DGSR) qui contribue à la lutte contre la pollution par le biais des visites
techniques des véhicules automobiles. Des enquêtes et des essais ont été menés au centre MIKOJA
pour servir de support à la réalisation du présent mémoire.
1- PRESENTATION DE LA DIRECTION GENERALE DE LA SECURITE ROUTIERE
(DGSR)
a- Textes de base de la DGSR
Le décret 76/283 du 09/09/76 confie à la Gendarmerie Nationale la responsabilité des CSR
(Centres de Sécurité Routière) en matière de visite Technique.
Le décret 88/ 426 du 03/11/88 confie les opérations de réception technique au MIN/DEF (Ministère de la Défense).
Le décret 89080 du 24/03/89 et le décret 2001/780 du 05/09/01 portant réorganisation des
CSR : les CSR sont érigés en DGSR qui est placée sous la tutelle de la MIN/DEF pour compter du
01/01/89
Le décret 2003/856 du 19/08/03 portant statut de la DGSR
Le décret 2003/982 du 30/09/03 portant constatation des véhicules utilitaires importés (de
63

poids supérieur ou égal à 3,500 tonnes)
b- Rôle de la DGSR à la lutte contre la pollution
Parmi ses missions, la DGSR assure la sécurité de la circulation routière à l’aide des
vérifications de l’état des véhicules automobiles et remorqués. Pour ce faire, elle recourt aux
procédés suivants :
-1 er procédé : La réception des véhicules à moteur importés neufs ou d’occasion, ayant subi des
aménagements, des transformations ou des modifications ;
-2 ème procédé : La visite technique périodique des automobiles (chaque année pour les véhicules de
plus de cinq ans et tous les six mois pour les véhicules de transport de marchandises) ;
-3 ème procédé : La constatation de l’état technique des véhicules utilitaires importés plus de 3,500
tonnes ;
-4 ème procédé : Le contrôle inopiné des véhicules pour la bonne surveillance de leur état technique
(de ces véhicules).
Remarque : La visite technique permet, entre autre, l’émission de fumées et de gaz.
c- Les moyens
Pour assurer le contrôle des émissions de fumées, la DGSR dispose de 02 opacimétries, 02
analyseurs de gaz, 10 régloscopes, 03 décéléromètres, 05 pèse-essieuse et 01 ligne de contrôle
technique.
pollution.
d- Les problèmes
Les principaux problèmes de la DGSR sont :
L’insuffisance de personnel technique
L’insuffisance de moyen pour la mise en œuvre des matériels pour la lutte contre la
Le manque de moyen permettant d’élargir les centres et de multiplier leur nombre (créer
des nouveaux centres).
64

2- RESULTATS DES ENQUETES ET DES ESSAIS MENES AU CENTRE MIKOJA
Au mois de Mai, année 2006, nous avons fait des enquêtes et des essais au centre de visite
technique MIKOJA à Nanisana (Antananarivo). Notre objectif était d’abord de vérifier l’importance
de la visite technique ; ensuite, de collecter des données statistiques relatives à l’émission de fumées
et enfin, d’apprendre comment résout-on le problème d’émission de fumées excessives. Nous
verrons donc dans ce paragraphe, les résultats des essais que nous avons faits et quelques exemples
de fiches résultats, des tableaux statistiques donnés par la DGSR et quelques exemples de
diagnostiques faits sur les véhicules.
a- Statistique des résultats des essais menés au MIKOJA
Le centre de visite technique MIKOJA n’a pas d’analyseur des gaz. Il fait seulement le
contrôle de fumée des véhicules diesels à l’aide d’un opacimètre.
diesel.
des gaz augmente.
Un opacimètre mesure l’opacité des fumées émises par les véhicules automobiles à moteur
L’opacité des gaz d’échappement est fonction du flux des gaz : elle diminue quand le flux
G étant le flux nominal des gaz pour les moteurs à aspiration naturelle ou suralimentée. Il
est exprimé en litre par seconde (l/s)
On démontre que :
- pour un moteur à 2 temps :
V. n
G =
60
V. n
- pour un moteur à 4 temps : G =
120
V : cylindrée du moteur (en litre)
n : régime de rotation (en tour par minute), relevé à l’occasion de la mesure de K
K : le coefficient d’absorption lumineux (en m -1 ) d’une courte colonne de gaz
d’échappement à la pression atmosphérique et à une température de 70 °C.
Les mesures à l’opacimètre sont faites pour les régimes suivants :
- 45 % du régime de rotation maximale de régulation
- 1 000tr/ mn
65

Les résultats des contrôles effectués au MIKOJA à raison de 18 véhicules par jours nous
ont donnés des informations utiles à propos de la nécessité de la réception et de contrôle des
véhicules notamment sur l’émission excessive de fumées. A chaque véhicule contrôlé, l’opacimètre
donne la saisie des résultats du contrôle. Le tableau 7 donne la statistique des résultats de notre
« Stage » au centre de visite technique MIKOJA à Ampasampito :
DATE
Nombre de véhicules
contrôlés
Moins de
3,500T
Plus de
3,500 T
Nombre de véhicules
inaptes
Moins de
3,500T
66
Plus de
3,500 T
Pourcentage de
véhicules inaptes
Moins de
3,500T
Plus de
3,500 T
16/05/06 0 21 0 4 0% 19,05 %
17/05/06 0 18 0 3 0% 16,66%
18/05/06 0 20 0 4 0% 20,00%
19/05/06 0 15 0 2 0% 13,33%
TOTAL 0 74 0 13 0% 17,57%
MOYENNE 0% 17,26%
Tableau 7 : Statistique des résultats des contrôles effectués lors de notre stage (Mai2006)
Figure 3 : Opacimètre

Figure 4 : Sonde
Figure 5: Saisie des résultats à l’opacimètre
67

Figure 6: Mise en place de la sonde à l’échappement
b- Quelques exemples des fiches résultats sur l’opacimètre
A chaque véhicule contrôlé, l’opacimètre donne la saisie des résultats du contrôle. En
voici quelques exemples de « fiche résultat » lors de notre stage :
68

Appareil type PL
Contrôle de l’opacité
Mesurage conforme à la norme NF R 10-025
MOTEUR CHAUD T ≥ 80°C
Température d’huile estimée
Valeurs relevées
Mesure Coefficient Température Régime moteur
d’absorption moteur (°C) (tour/ min)
C1 2,48 Chaud
C2 2,95 Chaud
C3 2,08 Chaud
C4 2,08 Chaud
C5 1,51 Chaud
C6 1,92 Chaud
Constructeur :
RESULTAT ACCEPTABLE
Limite pour véhicule moteur atm :
Coefficient d’absorption ≤ 2,50 m -1
Observation : APTE
Merci de votre visite !
CONTROLE DIESEL
Opacimètre FACOM XR 743 NF 16/05/06 07h 52
Marque : MERCEDES BENZ
Type : 309 DCU 1985
Numero : 5113 TAB
Km : 521207
69
CENTRE DE SECURITE
ROUTIERE
AMPASAMPITO
FACOM

Appareil type PL
Contrôle de l’opacité
Mesurage conforme à la norme NF R 10-025
MOTEUR CHAUD T ≥ 80°C
Température d’huile estimée
Valeurs relevées :
Mesure Coefficient Température moteur Régime moteur
d’absorption m -1 °C tour/ min
C1 < = 0,5 Chaud
C2 0,51 Chaud
Constructeur
RESULTAT ACCEPTABLE
Limite pour véhicule moteur atm :
Coefficient d’absorption ≤ 2,50 m -1
Observation : APTE
Merci de votre visite
CONTROLE DIESEL
Opacimètre FACOM XR 743 NF 17/05/06 09h 02
Marque : RENAULT
Type : T4Y 200
Numero: 7873TAC
Km: 452 316
70
CENTRE DE SECURITE
ROUTIERE
AMPASAMPITO
FACOM

Appareil type PL
Contrôle de l’opacité
Mesurage conforme à la norme NF R 10-025
MOTEUR CHAUD T ≥ 80°C
Température d’huile estimée
Valeurs relevées :
Mesure Coefficient Température moteur Régime moteur
d’absorption (m -1 ) °C tour/ min
C1 2,40 Chaud
C2 2,62 Chaud
C3 3,17 Chaud
C4 3 ,68 Chaud
C5 3,04 Chaud
Résultat retenu : 1,48 m -1
Constructeur
RESULTAT INACCEPTABLE
Limite pour véhicule moteur atm :
Coefficient d’absorption ≤ = 2,50 m -1
Observation : INAPT E
Merci de votre visite
CONTROLE DIESEL
Opacimètre FACOM XR 743 NF 18/05/06 08h 25
Marque : MERCEDES BENZ
Type : 307 D CU 1986
Numéro: 1927 TAD
Km: 420 005
71
CENTRE DE SECURITE
ROUTIERE
AMPASAMPITO
FACOM

c- Les statistiques données par MIKOJA à propos de la pollution par les gaz
d’échappement des véhicules diesels.
En plus des mesures que nous avons faites à l’Opacimètre pendant notre stage au centre de
visite technique MIKOJA, nous avons aussi l’occasion d’avoir des données statistiques
concernant les émissions de fumées par les véhicules diesels.
Ces résultats nous ont permis d’observer l’évolution de la situation à propos de la
pollution par les gaz d’échappement des automobiles.
Nous avons donc le plaisir de vous présenter les tableaux suivants :
Aptes avec 0

Date Moins de
Nombre de
3,500T
véhicules
contrôlés
Plus de
3,500T
Nombre de
véhicules inaptes
Moins de
3,500T
73
Plus de
3,500T
Moins de
3,500T
Pourcentage de
véhicules inaptes
Plus de 3,500T
30 janvier 5 0 1 0 20,00% 0,00%
6 février 5 6 4 4 80,00% 66,67%
12 février 2 7 1 1 50,00% 14,29%
7 mars 6 2 0 0 0,00% 0,00%
20 mars 5 6 3 0 60,00% 0,00%
8 mai 4 5 3 3 75,00% 60,00%
16 sept 5 3 1 3 20 00% 10,00%
18sept 2 0 0 0 0,00% 00,67%
19 sept 8 3 4 2 50,00% 66,67%
17 oct. 16 10 5 4 31,25% 40,00%
TOTAL 58 42 22 17 37,93% 40,48%
MOYENNE 38,62% 34,76%
Tableau 9 : Résultats des contrôles inopinés des fumées effectuées sur les automobiles
des zones périphériques de la ville en 2003
Nombre de véhicules moins de
3,500tonnes
Nombre de véhicules plus de 3,500
tonnes
2004 659 167 25,34% 237 94 39,66%
2005
1504 588 39,10% 583 259 44,43%
2006 1237 528 42,68% 618 352 52,58%
Tableau 10 : Statistiques des contrôles de pollution durant les trois dernières années

Véhicules
visites
Année 2003 Année 2004 Année 2005
Inaptes Véhicules
74
visites
Inaptes Véhicules
visites
Inaptes
JANVIER 2 973 654 2856 1691 2814 713
FEVRIER 2 594 601 2 849 1 045 2 760 746
MARS 3 181 809 3 790 687 3 156 672
AVRIL 3 148 724 3 331 737 3 367 907
MAI 2 805 603 2 880 660 3 219 932
JUIN 2 807 572 3 188 765 3 116 973
JUILLET 3 845 863 3 888 1 169 3 290 937
AOUT 3 015 702 2 775 771 3 313 947
SEPTEMBRE 3 066 793 3 186 954 3 397 1 009
OCTOBRE 3 466 788 3 109 800 3 395 954
NOVEMBRE 2 682 1 269 3 313 902 3 098 778
DECEMBRE 3 102 1 546 3 097 902 3 098 778
TOTAL 36 684 9 924 38 262 11 005 38 601 10 520
Pourcentage
Inapte
Variation 2005-2004 : + 339
Variation 2004-2003 : + 1 578
27,05 28,89 27,25
Tableau 11 : Statistique des résultats en 2003, 2004 et 2005 au centre de visites techniques
annexe Nanisana
Année 2003 Année 2004 Année 2005
Véhicules
visites
Inaptes Véhicules
visites
Inaptes Véhicules
visites
Inaptes
ANTANANARIVO 100 912 22 345 107 078 30 778 109 114 30 310
ANTSIRANANA 9 739 2 350 10 605 2 396 10 710 2 044
ANTSIRABE 10 846 2 615 11 566 2 086 9 847 2 777
FIANARANTSOA 6 856 1 459 8 712 2 132 6 902 3 499
MAHAJANGA 8 208 2 508 8919 1 380 11 471 1 755
TOAMASINA 12 970 2 547 13 873 4 393 13 969 2 980

TOLIARA 6 433 1 122 7 143 1 765 6 621 2 424
TAOLAGNARO 1 666 215 1 253 243 1 585 233
AMBATONDRAZAKA 2 970 656 3 413 778 3 879 919
MORONDAVA 1 675 339 1 977 446 2 100 580
SAMBAVA 6 854 2 493 6 453 2 261 6 350 2 532
MANAKARA 2 541 233 2 610 398 2 807 463
MORAMANGA 671 187 1 555 350
IHOSY 48 1 333 252
TOTAL
Pourcentage Inaptes 22,65% 26,71% 27,16%
Tableau 12 : Récapitulation des résultats nationaux de visites techniques en 2003, 2004 et 2005
DATE
Nombre de
véhicules contrôlés
Moins
de
3,500T
Plus de
3,500T
Nombre de véhicules inaptes Pourcentage de véhicules inaptes
Moins de
3,500T
75
Pins de
3,500T
Moins de
3,500T
Plus de 3,500T
Janvier 133 45 41 14 30,83% 31.11%
Février 136 45 70 25 51,47% 55.56%
Mars 175 44 103 26 58.86% 59.09%
Avril 116 44 47 24 40.52% 54.55%
Mai 115 67 38 23 33.04% 34.33%
Juin 142 59 32 21 22,54% 35.59%
Juillet 166 35 82 19 49,40% 45,71%
Août 123 72 43 31 34,96% 43.06%
Septembre 142 69 28 29 10,72% 42.03%
Octobre 0 0 0 0 0% 0%
Novembre 118 46 53 24 44.92% 52.17%
Décembre 136 96 48 37 35.29% 38.54%!
TOTAL 1502 622 585 270 38.95% 43.41%
MOYENNE 38.32% 44.70%
Tableau 13 : Résultats des contrôles systématiques de fumes de véhicules automobiles au centre
(unité d’OMAVET/Nanisana) Antananarivo – Année 2004

DATE
Nombre de Nombre de véhicules inaptes Pourcentage de véhicules
véhicules contrôlés
Moins
de
3,500T
76
inaptes
Plus de Moins de Pins de Moins de Plus de 3,500T
3,500T
3,500T
3,500T
3,500T
Janvier 146 54 53 27 36,30% 50,00%
Février 124 65 57 40 45,97% 61,54%
Mars 139 60 70 35 50,36% 58,33%
Avril 124 65 55 34 44,35% 52,31%
Mai 119 81 59 36 49,58% 44,44%
Juin 135 53 45 26 33,33% 49,06%
Juillet 134 66 58 38 43,28% 57,58%]
Août 154 66 66 38 42,86% 57,58%
Septembre 136 78 55 38 40,44% 48,72%
Octobre 26 30 10 13 38,46% 43,33%
Novembre - - - - - -
Décembre 86 59 34 33 39,53% 55,93%
TOTAL 1 323 677 562 358 42,48% 52,88%
MOYENNE 42,23% 52,62%
Tableau 14 : résultats des contrôles systématiques de fumes de véhicules automobiles au centre
(unité d’OMVAVET/Nanisana) Antananarivo – Année 2005
Date
Nombre des
véhicules contrôles
Fumées excessives
Janvier 7 751 284 3,66%
Février 8 475 1 060 12,51%
Mars 10 096 1 312 13,00%
Avril 9 594 1 051 10,95%
Mai 9 108 1 120 12,30%
Juin 9 265 1 034 11,16%
Juillet 9 903 985 9,95%
Août 11 012 1 101 10,00%
Septembre 10 036 1 086 10,82%
Pourcentage d’Inaptes
pour fumées excessives

Octobre 10 113 875 8,65%
Novembre 10 831 881 8,13%
Décembre 11 327 875 7,72%
TOTAL 117 511 11 664 9,93%
Tableau 15 : Résultats des contrôles systématiques de fumées émises par les véhicules
automobiles effectues au centre de sécurité routière Alarobia/ Antananarivo – Année 2005
d- Analyses des pannes techniques en fonction des fumées à l’échappement
La panne technique d’une automobile est détectable à partir de l’analyse des ses fumées.
On fait les constatations des véhicules automobiles ayant un problème sur l’émission des
fumées ; c’est-à-dire les automobiles contrôlées « INAPTES » et on étudie les causes possibles afin
de pouvoir trouver le remède.
Exemple : Fumée noire ou gris foncé
Constatation Causes possibles Remède
A pleine charge à grande
vitesse : le contrôleur type
de pression tourne plus
lentement que la normale.
Une fumée tendant vers le
bleu ou le blanc est émise
presque à toutes les vitesses,
même à froid et au départ.
Aux charges et aux vitesses
élevées, et même si la
vitesse n’est pas maximale.
Le diffuseur de venture du
régulateur est partiellement
bouché par du carbone.
Les jets de l’injecteur
heurtent la culasse à cause
d’un montage anormal de
l’injecteur dans la culasse.
La levée d’aiguille de
l’injecteur est trop forte, à
cause de rectifications
répétées de l’aiguille ou du
siège sans correction de la
levée.
77
Il faut détacher le
carbone
Vérifier si le nombre
de rondelles entre
l’injecteur et la culasse
n’est pas normale. Il
doit être un en général.
Il faut la corriger à
l’aide d’équipement
normal.

- A toutes charges, à des
vitesses élevées ou basses ;
parfois à toutes les vitesses.
- A toutes les vitesses et aux
charges élevées, surtout aux
vitesses basses et moyennes.
Ce cas est accompagné
souvent d’une mise en
marche difficile.
A pleine charge, aux basses
vitesses ou seulement aux
vitesses élevées, ou à toutes
les vitesses dans certains
cas.
A pleine charge et surtout
aux vitesses moyennes et
aux vitesses élevées ; et
s’accompagne, dans la
plupart des cas, d’une perte
de puissance.
A pleine charge et à vitesse
élevée. Le moteur tourne
plus vite que la normale.
- Un défaut d’étanchéité
entraîne une perte de
compression dans les
cylindres ;
- Le segment de proton est
gommé ou il y a des jeux
excessifs ou ovalisation des
cylindres.
- Les soupapes sont mal
grippées ou mal réglées.
Le type d’injecteur utilisé ne
convient pas au système
moteur ou plusieurs types
d’injecteur sont montés.
La longueur ou le diamètre
des tubes sont incorrects.
Par exemple, les extrémités
des tubes ont des coudes
trop faibles.
Le régulateur est réglé à un
réglage supérieur au
maximum indiqué par le
constructeur de moteur.
78
Il faut les réviser.
Reconditionner les
injecteurs : mentionner
les délais exactes du
type de moteur et du
genre d’application.
- Il ne faut pas utiliser
des tubes qui ne sont
pas conformes à ceux
indiqués par les
constructeurs.
- Il faut vérifier les
extrémités et le rayon
des coudes
Réduire le réglage du
régulateur et sceller les
butées.
Tableau 16 : Analyses des pannes en fonction des fumées à l’échappement - Cas de fumée noire
ou grise
C- LES CARBURANTS DE REMPLACEMENT
Vu la flambée incessante des cours du pétrole et le souci d’une protection
environnementale, le monde entier s’engage dans une course aux carburants de remplacement. Pour

ce faire, les pays qui manquent du pétrole recourent aux biocarburants comme l’éthanol et le
diester.
1- L’ETHANOL CARBURANT
L’éthanol est un alcool primaire de formule semi-développée CH3-CH2-OH ; c’est l’alcool
des boissons alcooliques (alcool éthylique).
a- Propriétés physico-chimiques de l’éthanol
L’éthanol est un liquide incolore à odeur caractéristique. Il est soluble dans la plupart des
composés organiques.
Température de fusion : -114°C
Température d’ébullition : 78,3°C
Densité : 0,789 à 20°C
(BOULAND, A. et col., 1997/DOMINIQUE, F. et col, 1998)
b- Préparation
La préparation naturelle de l’éthanol se fait par fermentation des jus sucrés. Mais on peut
aussi l’obtenir par hydrolyse d’amidon ou de cellulose (dans les fruits et les céréales) :
2C6H12O6 2C5H3OH + 2CO2
On le prépare industriellement à partir de la synthèse de l’éthanal (ou acétaldéhyde) ou de
l’éthylène issu du pétrole.
(BOULAND, A. et col., 1997/DOMINIQUE, F. et col., 1998)
c- Utilisation
L’éthanol est utilisé comme solvant.
L’éthanol est un intermédiaire de synthèse. Il permet d’obtenir de nombreux produits
chimiques (Ex. le butadiène et le chlorure d’éthylène).
L’éthanol est aussi utilisé comme carburant dans les voitures.
(BOULAND, A. et col., 1997/DOMINIQUE, F. et col., 1998)
d- L’utilisation de l’éthanol comme carburant
L’éthanol ou alcool éthylique est un produit liquide. Il est ajouté à l’essence pour avoir un
carburant beaucoup moins polluant.
L’éthanol carburant est adaptable dans presque tous les véhicules à essence fabriqués après 1980,
79

mais à des proportions bien déterminées selon le type de moteur. La plupart des véhicules à essence
marche sans problème avec de l’essence contenant de l’éthanol jusqu’à 10% : c’est le carburant E-
10.Ce type de carburant est déjà distribué dans plus de 1000 stations services partout au Canada.
Moyennant de quelques adaptations au moteur, un carburant qui contient de l’éthanol jusqu’à 85%
(carburant E-85) alimente certains véhicules. Ce pourcentage d’essence est indispensable pour le
démarrage du moteur car l’éthanol pur ne s’enflamme pas facilement par temps froid. (BOULAND,
A. et col., 1997/DOMINIQUE, F. et col., 1998)
2- LE DIESTER
Le diester
Par définition, le diester est le carburant formé d’esters élaborés à partir des oléagineuxs
(principalement, du Colza). Il est destiné uniquement aux véhicules diesel (bio diesel). Il est un
produit non toxique et biodégradable à 98%. Le diester a des caractéristiques physico-chimiques
voisine de celle du gazole. A cet effet, on peut le mélanger sans problème avec le gazole. De plus,
l’utilisation du diester ne nécessite aucune modification au niveau de la motorisation des véhicules
diesel jusqu’ à un taux d’incorporation de 30% dans le gazole. Cela concerne toutes les catégories
des véhicules diesel
l’alcool (1) :
Les esters sont obtenus par réaction des huiles obtenues à partir des plantes avec de
D- LES SUGGESTIONS DE LUTTE
Puisque nous ne pouvons pas arrêter l’utilisation des véhicules à essence ou diesel, il est
impossible d’éviter complètement la pollution par le gaz d’échappement. Les mesures que nous
proposons pour lutter contre la pollution et leurs effets sont d’abord techniques, c’est-à-dire la
maintenance du système moteur, ensuite d’ordre administratif, à savoir, la réglementation- de la
circulation et enfin d’ordre légale dont la révision et application des textes.
1- MAINTENANCE DU SYSTEME MOTEUR
La maintenance du système moteur est un moyen permettant de minimiser la pollution par
les gaz d’échappement car le moteur est le lieu de combustion des combustibles et que le rejet des
________________________________________________________________________________
(1) http://www.partenaires-diester.fr/catalogue/diester/1/, consulté le 17/03/2007
80

fumées est lié à la combustion de ces derniers. Les opérations de maintenance consistent à :
- faire l’entretien régulier du moteur ;
- nettoyer régulièrement le moteur et le réservoir ;
- procéder au réglage des pompes, du moteur ;
- utiliser des pièces qui conviennent au moteur. De préférence, ce sont des pièces neuves ;
- éviter le moteur sur régime (Exemple : l’arrêt et redémarrage)
2- REGLEMENTATION DE LA CIRCULATION
Comme la pollution est plus accentuée lors d’un embouteillage, éviter l’embouteillage est
donc un moyen permettant de lutter contre la pollution atmosphérique. Pour réglementer la
circulation, il faut :
élargir les chaussées,
séparer les routes pour charrettes de celles des automobiles, des bicyclettes et des
piétons,
renforcer la surveillance de la circulation,
multiplier le nombre de parcs automobiles,
sanctionner les stationnements illicites, surtout dans les lieux de grandes circulations.
3- REVISION ET APPLICATION DES TEXTES
a- Révision des textes
A notre avis, il est nécessaire de réviser les textes relatifs aux émissions des gaz
d’échappement des véhicules, car Antananarivo est une ville de grandes circulations. De plus,
même si les véhicules qui circulent dans la capitale sont des véhicules « aptes » lors des visites
techniques, la situation actuelle est très menaçante. Alors, il faut vérifier les normes sur les mesures
à l’opacimètre et à l’analyseur de gaz. De plus, l’Etat doit disposer des appareils neufs pour la visite
technique pour éviter la circulation des véhicules trop pollueurs.
b- Application des textes
Bien que l’Etat dispose de la Direction Générale de la Sécurité Routière et de la Police de
la route pour assurer la surveillance de la circulation et de l’émission des fumées, la violation de la
loi gagne toujours du terrain. Ce qu’il nous faut donc faire, c’est d’abord d’éduquer les citoyens, en
particulier les automobilistes, pour qu’ils puissent être informés et sensibilisés à propos du danger
81

de la pollution par les gaz d’échappement et prendre leurs responsabilités dans la lutte. Ensuite, il
faut faire connaître ou rappeler les lois relatives à l’émission de fumées par les gaz d’échappement.
Enfin, il faut renforcer l’application des textes en utilisant des appareils fonctionnels et en
sanctionnant toutes irrégularités.
II- INTERET PEDAGOGIQUE : FICHE PEDAGOGIQUE DES
TRAVAUX PRATIQUES
A- L’IMPORTANCE DES TRAVAUX PRATIQUES
La chimie est une science expérimentale. Pour cela, l’expérience est indispensable pour un
cours de chimie car elle lui constitue du support.
D’ailleurs, les travaux pratiques sont très riches car ils développent à la fois, chez l’enfant,
la connaissance, le savoir faire et le savoir être. C’est aussi un moyen permettant de rendre les
élèves intéressés à la matière, avoir confiance à l’exactitude des contenus du cours, de comprendre
l’importance de la chimie, de faire participer activement les élèves et de développer chez eux
l’esprit scientifique
B- LES OBJECTIFS GENERAUX DES TRAVAUX PRATIQUES
Les travaux pratiques ont pour objectifs généraux de (d’) :
Introduire et faire développer chez les élèves le savoir faire expérimental, les attitudes qu’il
faut avoir au cours d’un travail expérimental ;
Développer chez les élèves la curiosité, l’esprit critique et le goût de la recherche ;
Apprendre aux élèves le savoir communiquer et les informations scientifiques ;
Donner aux élèves le sens de la responsabilité ;
Développer chez les élèves les facultés d’observation, d’analyse et de synthèse ;
Concrétiser et illustrer le cours ;
Faire connaître et apprendre à utiliser les matériels et produits aux laboratoires.
C- L’EXPLOITATION DE LA FICHE TP
Il est à signaler que les travaux pratiques que nous allons proposer seront faits après les
cours sur la combustion des alcanes plus quelques exercices d’application.
La fiche TP comprend :
Une zone d’identification de la fiche qui contient le numéro d’ordre de la fiche, la classe
où l’on va exploiter la fiche, la date, la durée d’exploitation, …
82

Les objectifs spécifiques ;
Les pré- requis
de la séance de TP
Les supports didactiques
Une zone des étapes de la séance de TP, représentée par un tableau à trois colonnes dont :
La première colonne est réservée au timing qui indique la gestion de temps de réalisation
La deuxième colonne contient le contenu de la séance
La troisième colonne est destinée aux méthodes et techniques utilisées pour le bon
déroulement et le succès de la séance. C’est dans cette colonne qu’on signale les différentes
activités à faire et les procédés à suivre pendant la séance.
D- LA FICHE PEDAGOGIQUE DE TRAVAUX PRATIQUES
Convention : - (A) : Activité de l’enseignant
- (C) : Consigne donné aux élèves
- (E) : Activités demandées aux élèves
- (Q) : Question posée aux élèves
- (R) : Réponse attendue
83

Fiche n°1 Classe : PREMIERE S
Discipline : CHIMIE Durée : 2heures
Titre : Mise en évidence du monoxyde et du dioxyde de carbone.
Objectifs spécifiques :
Les élèves doivent être capable de (d’) :
• Définir la combustion ;
• Ecrire l’équation des réactions de combustion des alcanes ;
• Identifier les produits d’une réaction de combustion
• Interpréter les résultats de la combustion du butane et du gazole ;
• Tester la présence de carbone dans une matière ;
• Tester la présence du gaz dioxyde de carbone ;
Prérequis :
- Alcanes
- Oxydation des alcanes
- Caractérisation du gaz dioxyde de carbone (CO2)
TIMING CONTENUS STRATEGIE
7 min.
MISE EN EVIDENCE DU MONOXYDE ET DU
DIOXYDE DE CARBONE
1- Généralité sur le butane et le gazole
Note : Nous aurions dû travailler sur l'essence et le
gazole car nous voulons montrer que ces deux types
de carburants sont des sources de gaz monoxyde et
dioxyde de carbone. Pourtant, l’essence est un
produit très inflammable. Pour cela, nous avons
choisi de remplacer l’essence par du butane.
Le butane est un hydrocarbure saturé (alcane) de
formule brute C4H10. C’est un gaz à pression
atmosphérique.
Le gazole est un distillat pétrolier formé
essentiellement d’hydrocarbures saturés ou alcanes,
de formule générale CnH2n+2 dont le nombre d’atome
84
(A): Dicter le contenu ;
(A) : Désigner un élève
pour écrire au tableau la
formule générale des

4 min.
4 min.
de carbone varie de 7 à 20 (de C7 à C20). La
combustion du butane dégage de l’énergie sous
forme de chaleur utilisée pour le chauffage tandis
que la combustion du gazole dans un moteur
automobile fournit de l’énergie susceptible de faire
marcher ce dernier.
2- Rappel : Combustion des alcanes
a- Combustion complète
Les alcanes brûlent en présence du dioxygène en
donnant du gaz carbonique et de l’eau suivant la
réaction d’équation bilan :
(BAUTRAND, R. et col. 1982/ CAVAYE, B., 2001/
GRAND DICTIONNAIRE ENCYCLOPEDIQUE
LAROUSSE)
b- Combustion incomplète
Une combustion est incomplète par défaut
d’oxygène. Le produit de la réaction dépend de la
quantité d’oxygène introduite dans la réaction :
(BAUTRAND, R. et col. 1982/ CAVAYE, B., 2001/
GRAND DICTIONNAIRE ENCYCLOPEDIQUE
LAROUSSE)
3- But de la manipulation
Le but de cette manipulation est de mettre en
évidence la présence de monoxyde et de dioxyde de
carbone lors d’une réaction de combustion du butane
85
alcanes et la formule
chimique du butane.
(A) : -Désigner un élève
pour écrire au tableau
l’équation de la
combustion complète des
alcanes ;
-Dicter le contenu.
(A) : -Désigner 3 élèves
our écrire au tableau les 3
équations de la combustion
incomplète des alcanes ;
-Dicter le contenu.

5 min.
10 min.
et du gazole.
4- Matériels et produits
- Verre à pied
- Bécher
- Cuillère
- Flamme d’allumette
- Echantillon de butane et de gazole
- Eau de chaux
- Bouteille à gaz butane
5- Précaution à prendre
Le gazole est un produit volatile, et peut dégager des
produits très dangereux comme le benzène. Donc :
- Il faut travailler sous la hotte ou dans un local bien
aéré ;
- Bien enfermer le gazole après chaque usage ;
- Eviter l’inhalation d’un excès d’air aux environs de
ces produits ;
Le butane et le gazole sont des produits
inflammables. Donc :
- Il faut tenir les bouteilles de butane et de gazole
éloignées des flammes, des étincelles et des sources
de chaleur ;
- Utiliser une petite quantité (juste suffisante) pour
chaque expérience de combustion (la prise d’essai
est faite par le professeur);
- Travailler loin des objets qui prennent feu
facilement.
- Un échantillon de gazole dans une petite bouteille
suffit pour la séance de TP.
86
(A) : Présenter un à un aux
élèves les matériels et les
produits chimiques.
Montrer comment on les
manIpule.
(Q) : Nous sommes en train
de manipuler le butane et le
gazole. Quelles précautions
doit-on à prendre ?
(R) : Cf. contenu.
(A) : Dicter en tenant
compte des réponses des
élèves.
.

5 min.
20 min.
6- Manipulations
a- Principe des manipulations
La flamme du bec Bunsen traduit la combustion du
butane dans l’air.
Par contre, pour brûler le gazole, on prend un
échantillon de gazole dans une cuillère. On le met en
contact d’une flamme. Il s’échauffe et s’enflamme.
Un test visuel plus un test à l’eau de chaux suffisent
pour identifier les produits des réactions de
combustion. Une apparition de gouttelette d’eau sur
les parois du verre à pied, par exemple confirme que
la réaction produit de l’eau.
b- Mode opératoire
Combustion du butane
Combustion du gazole
87
(A) : Partager les élèves en
groupe de 10 au maximum
pour que chaque élève
participe activement à la
séance de TP. Chaque
groupe fait la même
expérience.
(C) : - Bien lire les notes
sur les « précautions à
prendre » et le mode
opératoire avant de
manipuler
- Bien suivre le
déroulement de
l’expérience et noter à
chaque fois les
informations que vous
observez (tous les
changements observés) sur

5 min.
c- Observation des résultats
Combustion du butane
Combustion du gazole
88
le milieu réactionnel.
(E) : Réaliser les
expériences.
(A) : Surveiller les élèves.
Donner-leur de l’aide s’ils
ont besoin.
(Q) : Qu’est ce que vous
observer ? (un représentant
de chaque groupe répond)
(R) : Cf. contenu (tenir
compte des réponses de
chaque groupe)
(A) : Faire montrer aux
élèves les résultats des
expériences et dicter le
contenu.

30 min.
d- Interprétation des résultats
Les gouttelettes d’eau qui apparaissent sur les parois
du verre à pied et du bécher sont des produits de la
réaction. Donc, la combustion du butane et du gazole
donne de la vapeur d’eau.
Le test à l’eau de chaux est positif (elle devient
troublée). Cela signifie que qu’il y a aussi formation
de gaz dioxyde de carbone.
La tâche noire sur la paroi du verre à pied et le dépôt
noir sur le fond de la cuillère sont du carbone.
Donc, la réaction dépose du carbone.
Ces résultats nous permettent d’affirmer que le
dioxygène utilisé pour les deux expériences de
combustion est en défaut. Pour cela, une partie de
ces combustibles n’est pas brûlée complètement.
D’où le dépôt de carbone. Puisque les combustions
sont incomplètes, nous pouvons affirmer (même si
nous ne pouvons pas l’identifier) qu’en plus de
l’eau, du dioxyde de carbone et du carbone, les
réactions produisent aussi du gaz monoxyde de
carbone.
Les combustions du butane et du gazole sont donc
89
(A) :-Désigner un élève
pour interpréter les
résultats
-Donner
l’interprétation en tenant
compte de la réponse de
l’élève.

5min.
10 min.
15 min.
la combinaison de combustion complète et de la
combustion incomplète. Les équations des réactions
de combustion sont donc :
e- Conclusion
La combustion du butane et du gazole est une
combinaison de combustion complète et incomplète
des alcanes. Elle donne de la vapeur d’eau, de CO,
de CO2 et un dépôt de carbone.
f- Remarque
Les gaz CO et CO2 sont des gaz polluants.
Le monoxyde de carbone CO est très toxique. Il est
responsable d’intoxication souvent mortelle dans les
habitations : Maux de tête, fatigue générale, nausées,
étourdissement, et syncopes sont des signes de la
contamination au monoxyde de carbone.
Le dioxyde de carbone est le principal gaz à effet de
serre. Le rejet d’un excès de ce gaz dans
l’atmosphère augmente la température moyenne du
globe terrestre.
Vu les dangers de la combustion, nous devons avoir
une cuisine bien aérée.
6- EVALUATION
Pourquoi l’intérieur du tuyau d’échappement
des automobiles est couvert d’une couche noire ?
90
(Q) : Que peut-on en
conclure ? (désigner un
élève pour donner une
conclusion.
(A) : Donner la conclusion
en tenant compte de la
réponse de l’élève.
(Q) : Quels sont les effets
polluants des gaz
monoxydes et dioxydes de
carbone ?
(R) : Cf. contenu
(A) : Dicter le contenu en
tenant compte les réponses
des élèves.
(A) : -Tester les acquis des
élèves.

Proposer une expérience permettant de
Mettre en évidence la présence de l’élément carbone
dans le sucre ordinaire (le saccharose)
D’après vous, pourquoi les véhicules diesel
émettent plus de fumées noires que les véhicules à
essence ?
Ecrire l’équation de la réaction de
combustion complète de l’heptane, l’un des éléments
constitutif du gazole.
REFLEXION PERSONNELLE
Tableau 17 : Fiche pédagogique (I) de travaux pratiques
91
(A)- Faire une auto-
évaluation.

Fiche n°2 Classe : PREMIERE S
Discipline : CHIMIE Durée : 2heures
Titre : Chaleur de combustion de la paraffine
Objectifs spécifiques :
Les élèves doivent être capable de (d’) :
• Savoir qu’en général, les transformations chimiques s’accompagnent d’effets thermiques ;
• Appliquer les effets thermiques des réactions à la vie quotidienne ;
• Citer les conséquences de l’énergie de combustion sur l’environnement;
• Déterminer la chaleur molaire de combustion d’un combustible ;
• Comparer la valeur expérimentale ainsi trouvée avec la valeur théorique trouvée dans les
livres;
• Identifier la nature d’une réaction chimique relative aux échanges énergétiques.
Prérequis :
- Les trois états de la matière
- La réalisation d’un bilan molaire
- La description microscopique d’un gaz
- La notion de pression, de température et de chaleur
- La notion de transfert thermique et d’énergie interne
- Le principe de conservation de l’énergie
- La paraffine
- La calorimétrie
TIMING CONTENU STRATEGIE
5min.
CHALEUR DE COMBUSTION DE LA
PARAFFINE
1- Généralités sur la paraffine
La paraffine est un solide gras blanchâtre. Elle est
formée d’hydrocarbures paraffiniques (c’est-à-dire,
hydrocarbure saturé et non cyclique, de formule
CnH2n+2), de formule brute C25H52.
92
(A): -Désigner un élève pour
écrire au tableau la formule
générale des hydrocarbures
paraffiniques ;
-Dicter le contenu.

20min.
2- Rappels
a- Chaleur molaire de combustion
• On appelle chaleur molaire de combustion
d’un corps pur, à une température donnée la chaleur
de la réaction de combustion complète, sous une
pression constante, d’une mole de ce corps à cette
température ; l’état physique des réactifs et des
produits doit être précisé.
Exemple : Combustion du méthane dans l’oxygène :
CH4(g) + O2(g) CO2(g) + 2H2O(g)
Cette réaction dégage 882.103J.mol -1 d’énergie sous
forme de chaleur. ((BAUTRAND, R. et col.,
1982/GRAND DICTIONNAIRE
ENCYCLOPEDIQUE LAROUSSE)
• On appelle chaleur de réaction d’un système
siège d’une réaction chimique la chaleur transférée
entre le système et le milieu extérieur, les produits
formés étant ramenés à la température qui était celle
des réactifs avant leur destruction. (BAUTRAND,
R. et col., 1982/BRAMAND, P. et col., 1988)
• La chaleur de combustion résulte d’une
Variation d’énergie « chimique » du système.
b- Pouvoir calorifique et chaleur de combustion
• Le pouvoir calorifique P d’un combustible
ou
d’un carburant est la chaleur obtenue par la
combustion complète de 1kg de ce combustible ou
de ce carburant
• La combustion d’une masse m d’un
combustible de pouvoir calorifique P fournit une
93
(A) : - Tester les acquis des
élèves sur les paragraphes a, b
et c en posant des questions
relatives au contenu ;
- Dicter le contenu en
tenant compte des réponses des
élèves.

5min.
5min.
15min.
quantité de chaleur Q telle que :
Q =m. P
Avec :
Q : quantité de chaleur par le combustible; exprimée
en [J]
m: masse du combustible utilisé ; exprimée en [g]
P : pouvoir calorifique du combustible ; exprimée en
[J.g -1 ]
3- But de la manipulation
Le but de cette manipulation est de déterminer
expérimentalement la chaleur molaire de combustion
Qcomb de la paraffine et la comparer à la valeur
théorique donnée dans les livres.
4- Matériels et produits
- boîte métallique en aluminium (le calorimètre)
- Thermomètre
- Agitateur (baguette de verre)
- Bougie
- Verre de montre
- Bouchons en liège
- Statif
- Eau
5- Manipulation
a- Principe de la manipulation
La combustion d’une bougie dégage de la chaleur. On
utilise la chaleur dégagée par la combustion d’une
bougie pour chauffer de θ1 à θ2 un calorimètre en
aluminium de capacité calorifique µ contenant une
94
(A) : Designer un élève pour
donner le but de la
manipulation avant de dicter le
contenu.
(A) : Présenter un à un aux
élèves les matériels et leur
montrer comment on fait le
montage et la manipulation.
(A) : - Partager les élèves en
groupe de 4 au maximum pour
que chaque élève participe
activement.
Note : Chaque groupe fait la

masse m1 d’eau à la température θ1. La chaleur Q1
reçue par ce système est alors :
Q1= (m1.ceau+µ).(θ2- θ1)
Sous l’action de la chaleur, la paraffine fond, monte
dans la mèche par capillarité (phénomène d’ascension
des liquides dans les tubes), et se vaporise avant de
brûler. Soit Q2 la chaleur fournie par la combustion
d’une masse m2 de paraffine vapeur. Cette chaleur qui
est aussi la chaleur nécessaire pour vaporiser la
paraffine est utilisée pour chauffer l’ensemble
{calorimètre-eau}. Elle a pour expression :
Soit Q’ la chaleur nécessaire dans les conditions de
l’expérience, pour transformer une mole de paraffine
solide en liquide puis en vapeur. Pour une masse m2
de paraffine, la chaleur nécessaire Q 3 vaut alors :
En considérant le système {bougie-calorimètre-eau}
comme un système isolé, on a :
Q1+ Q2+ Q3=0
On a donc :
On a donc :
95
même expérience ;
- Expliquer aux élèves le
principe de la manipulation et
dicter le contenu.

20min.
b- Protocole opératoire
96
(E): Réaliser l’expérience.
(A): - Surveiller les élèves et
leurs manipulations ;
- Guider les élèves.

15min.
c- Résultats et calculs
Lors de l’expérience, nous avons trouvé :
- masse de la boîte : mb= 14g;
- masse de l’ensemble {boîte-eau}: mc= 162,5g
masse de l’eau : m1= mc-mb= 148,5g
- masse initiale de l’ensemble {bougie+support}: ma=
40g
- masse finale de l’ensemble {bougie+support}:
md= 39,59g
masse de la bougie : m2= 0,41g
- température initiale de l’eau : θ= 8°C
- température finale de l’eau: θ2= 35°C
variation de la température de l’eau lors du
chauffage : θ2-θ1= 27°C
-capacité calorifique de l’aluminium (le calorimètre) :
µ= mb.cAl avec : mb= 24g et cAl= 0,90J.g -1 . °C -1
On a : µ= 14g.0,90J.g -1 .°C -1 = 12,6J.°C -1
97
(A) : -Comparer les résultats
obtenus par chaque groupe. Se
referez au résultat obtenu lors
de la préparation tout en tenant
compte des résultats trouvés
par les élèves quand on fait les
calculs.
- Faire les calculs avec
les élèves.

15min.
-Masse molaire de la paraffine: M= 25.12+52.1
M=352g
- Chaleur massique de l’eau : ceau= 4,18J.g -1 . °C -1
Or Q’ étant égale à 5.10 5 J.mol -1
D’après la relation (1), on a :
D’où :
Valeur théorique de la chaleur de
combustion de la paraffine :
Différence entre valeur théorique et valeur
expérimentale :
Qcomb(paraffine)- Qcomb= -15,3.10 6 -(-15,18.10 6 )
On a :
d- Interprétation des résultats
La combustion de la paraffine est une réaction
exothermique. Elle libère de l’énergie sous forme de
chaleur au milieu extérieur. Une partie de l’énergie
ainsi libérée est transférée au calorimètre qui
s’échauffe.
Ce qui entraîne une augmentation de la température
de l’eau.
L’expérience montre qu’une masse m2=0,41g de
bougie dégage 15,18.10 6 J.mol -1 d’énergie susceptible
de faire varier la température de l’eau de 8°C à 35°C.
La différence entre la valeur expérimentale et la
98
(A) : -Désigner un élève pour
interpréter les résultats
- Donner l’interprétation
des résultats en tenant compte
de la réponse de l’élève

5min.
5min.
10min.
valeur théorique est due au fait que le système n’est
pas complètement fermé et qu’une partie de l’énergie
est perdue dans le milieu extérieur au dispositif
expérimental.
e- Conclusion
La combustion de la paraffine est une réaction très
exothermique.
La valeur expérimentale est inférieure à la valeur
théorique car il y a perte d’énergie lors de
l’expérience.
f- Remarque
La réaction de combustion est une réaction très
exothermique.
Dans les moteurs des automobiles se déroule une
réaction de combustion de carburant. Donc, en plus
de la contribution à l’effet de serre, la combustion de
carburant dans le moteur modifie la température de
l’air par perte d’énergie sous forme de chaleur : c’est
la chaleur sentie lorsqu’une automobile passe.
6- Evaluation :
Pourquoi la combustion des bois permet-il de faire
cuire le repas ?
D’après vous, pourquoi fait-il plus chaud dans les
lieux de grande circulation en automobile
qu’ailleurs ?
Qu’est ce qui nous permet d’affirmer si une réaction
chimique endo ou exothermique ?
REFLEXION PERSONNELE
Tableau 18 : Fiche pédagogique (II) des travaux pratiques
99
(Q) : Que pet-on conclure ?
(désigner un élève pour donner
une conclusion)
(A) : Donner la conclusion en
tenant compte de la réponse de
l’élève.
(A) : - Expliquer puis dicter le
contenu.
(A) : -Tester les acquis des
élèves.
(A)- Faire une auto-
évaluation.

Fiche n°3 Classe : PREMIERE S
Discipline : CHIMIE Durée : 2heures
Titre : Effets de la pollution par les gaz d’échappement d’automobile sur les plantes
Objectifs spécifiques :
Les élèves doivent être capable de (d’) :
• Définir la pollution atmosphérique;
• Elaborer une expérience pratique dans la vie quotidienne permettant de mettre en évidence
les inconvénients de la pollution atmosphérique;
• Prouver les inconvénients de la combustion des carburants.
Prérequis :
- Combustion des carburants ;
TIMING CONTENUS STRATEGIE
30min.
EFFETS DE LA POLLUTION PAR LES GAZ
D’ECHAPPEMENT D’AUTOMOBILE SUR
LES PLANTES
1-Généralité sur la vie des plantes
a- La nutrition des plantes
Les plantes se nourrissent en matières minérales et en
matières carbonées (matières organiques)
Nutritions minérales
Les nutritions minérales des plantes sont à base
d’azote, de phosphate et de potassium. Parmi les
éléments nutritifs des plantes, on distingue :
- les macroéléments : azote, phosphore,
potassium, soufre, magnésium, fer et
calcium.
- les oligo-éléments : bore, cobalt, cuivre,
manganèse et molybdène.
Tous ces éléments sont puisés par les plantes dans le
sol à l’aide des racines. (DOMINIQUE, F. et col.,
1998)
100
(A) : Dicter le contenu

Nutritions carbonées :
Les nutritions carbonées sont des matières
organiques dont les plantes ont besoin pour leur
développement ; glucide (C6H12O6), par exemple.
Pour les plantes sans chlorophylle, elles
empruntent les nutritions carbonées soit à des
corps morts (saprophytisme), soit à d’autres corps
vivants (parasitisme ou symbiose).
Par contre, les plantes à chlorophylle utilisent
l’énergie lumineuse venant du soleil pour
combiner le gaz carbonique qu’elle absorbe avec
l’hydrogène venant de l’eau pour former des
substances organiques (sucre en particulier). La
réaction dégage du gaz oxygène:
Cette synthèse, appelée photosynthèse se fait grâce à
la lumière.
La photosynthèse est l’une des raisons de l’utilité des
plantes à la lutte contre la pollution (absorption de
dioxyde de carbone.
b- La respiration
Les plantes échangent du dioxyde de carbone, gaz
oxygène et vapeur d’eau avec l’atmosphère. En
respirant, une plante absorbe de l’oxygène et rejette
de gaz carbonique. La respiration se fait pendant la
nuit. C’est la raison pour laquelle on recommande de
ne pas garder les plantes la nuit dans une chambre à
coucher.
101
(A) : désigner un élève
pour écrire au tableau la
formule chimique du
glucose.
(A) : Désigner un élève
pour écrire au tableau
l’équation bilan de la
réaction de
photosynthèse.

10min.
5min.
5min.
10min.
c- La transpiration
Lorsque la température ambiante s’élève, les plantes
luttent contre la chaleur excessive en laissant
évaporer à travers les tiges et leurs feuilles la plus
grande partie de l’eau puisée dans le sol par leurs
racines.
2- Rappel : Combustion des carburants
Les carburants essence et gazole sont formés
d’hydrocarbures saturés et de leurs dérivés
(composés soufrés, composés azotés,…). Leurs
combustions dans les moteurs des voitures dégagent
une variété de gaz tels que oxydes d’azote (NO, NO2,
N2O), oxydes de carbone (CO et CO2) et oxydes de
soufre (SO2 et SO3) plus de la chaleur. Ces gaz sont
classés comme polluants car ils sont dangereux pour
tous les êtres vivants (animaux, végétaux et homme).
3- But de la manipulation
Le but de cette manipulation est de mettre en
évidence les impacts de la pollution par les gaz
d’échappement sur les plantes.
4- Matériels utilisés
Deux plantes identiques en pot
5- Manipulation
a- Principe de la manipulation
On prend deux plantes en pots, de même espèce et de
même âge, initialement exposées dans des mêmes
conditions. L’une des deux plantes est placée dans un
jardin loin des zones d’émission des polluants et
l’autre est placée au voisinage d’une route de grande
102
(Q) : Quels sont les
produits de la
combustion des
carburants ? (désigner un
élève pour donner la
réponse)
(R) : cf. contenu.
(A) : Designer un élève
pour donner le but de la
manipulation avant de
dicter le contenu.
(A) : Il faut insister sur
le point que les plantes
sont identiques.

15min.
10min.
15min.
circulation en automobiles. Après 2mois, on
compare l’évolution et l’état de ces deux plantes.
b- Mode opératoire
c- Résultats obtenus
d- Interprétation des résultats
Lors de la combustion des carburants dans les
moteurs des automobiles, il se dégage une variété
de gaz avec la fumée d’échappement. Ces gaz
qualifiés de polluants endommagent la vie de tous
103
(A) : Partager les élèves
en groupe de 4 pour que
chaque élève participe
activement.
(A) : Faire montrer aux
élèves les résultats de
l’expérience
(A) : -Designer un élève
pour interpréter les
résultats
- Donner

5min.
5min.
10min.
les êtres vivants exposés à l’air pollué. La plante
cultivée près des zones très polluées est soumise à
une intoxication intense, elle est atteinte des
maladies qui attaquent ses cellules et devient
nécrosée.
De plus, comme la réaction de combustion est une
réaction exothermique, il y a aussi dégagement de
la chaleur. Pour lutter contre la chaleur, cette plante
doit fournir une importante quantité d’eau : leurs
feuilles se fanent
e- Conclusion
La pollution par les gaz d’échappement affecte les
plantes. Leurs effets sont sentis après une courte
période d’exposition à l’air pollué.
f- Remarque
Le reboisement fait partie des moyens de lutte
contre la pollution atmosphérique et le
réchauffement. De plus, elles rendent ambiante la
température du milieu dans lequel elles poussent
grâce à leur transpiration.
6- Evaluation :
Donner une définition de la pollution
atmosphérique.
Donner un exemple de l’effet néfaste de la
pollution atmosphérique.
Proposer une expérience permettant de
mettre en évidence les effets de la combustion de
bois à brûler sur les plantes.
REFLEXION PERSONNELE
Tableau 19 : Fiche pédagogique (III) de travaux pratiques
104
l’interprétation des
résultats en tenant
compte de la réponse de
l’élève.
(Q): Que peut-on en
conclure ?
(R) : cf. contenu.
(Q) : D’après vous,
pourquoi le reboisement
fait partie des moyens de
lutte contre la pollution ?
(A) : Poser des questions
pour tester les acquis des
élèves

CONCLUSION DE LA TROISIEME PARTIE
Malgré les efforts palpables faits par le monde entier pour lutter contre la pollution par les
gaz d’échappement, le problème est toujours à résoudre. Franchement, vu les caractéristiques
polluantes des constituants des carburants et l’usage impératif voire incontournable de ces derniers,
nous devrions nous contenter d’un palliatif d’ordre légal et administratif (promulgation des lois
relatives à la circulation routière par le biais de la Direction Générale de la Sécurité Routière),
d’ordre technique (maintenance du système moteur) et d’ordre scientifique (recherche et utilisation
des carburants de remplacement comme l’éthanol carburant et le diester).
En outre, puisque le problème est d’ordre général, il est utile que cette lutte figure dans le
programme scolaire par le moyen des éducations environnementales, c’est-à-dire les travaux
pratiques, afin de sensibiliser les élèves.
105

CONCLUSION GENERALE
Dans ce mémoire, qui s’intitule « CONTRIBUTION A L’ETUDE DE LA POLLUTION
PAR LES GAZ D’ECHAPPEMENT D’AUTOMOBILE ET SES IMPACTS
ENVIRONNEMENTAUX », nous avons eu l’occasion d’étudier une précieuse matière première.
Qualifiée économiquement de l’or noir, elle détient un record imbattable, puisqu’elle est
irremplaçable. Son hégémonie va jusqu’à assombrir la planète. Aussi appelée scientifiquement
source d’énergie, elle bouge le monde. En l’occurrence, elle est à l’origine du carburant, soit de
l’essence, soit du gazole qui alimente tout moteur automobile : c’est le pétrole.
D’abord, l’étude de la généralité sur l’essence et le gazole nous a permis d’avoir une idée
sur son origine, les différentes étapes de sa préparation, ses compositions chimiques ainsi que ses
propriétés physico-chimiques. De par sa nature même, cette fameuse source d’énergie est polluante.
Puis, l’étude de la formation des polluants nous a permis de prouver que les moteurs sont
responsables de la pollution de l’air qui altère la santé de l’homme et l’environnement tout entier. Il
est à signaler que l’utilisation de l’essence plombée est déconseillée. La destruction des routes
bitumées par les gouttes d’essence et du gazole font preuve du danger des fuites de carburant.
Malgré tout, ce présent mémoire n’est pas un outil de menace. En réalité, il est un support
de sensibilisation. C’est pourquoi, nous avons avancé quelques solutions pour lutter contre la
pollution par le gaz d’échappement d’automobile. Enfin, nous avons élaboré des fiches de travaux
pratiques pour aider les professeurs à l’exécution des éducations environnementales.
En fait, les mesures énoncées dans ce présent mémoire sont loin d’être satisfaisantes car le
monde est déjà pollué. Nous savons aussi que ce travail est loin d’être parfait car notre connaissance
est encore trop limitée. En plus, le problème de moyens s’impose toujours à la réalisation des
travaux.
Il nous est donc impossible d’appliquer le fameux adage « La cause supprimée, l’effet
disparaît ». Toujours est-il que cette source d’énergie est aussi source de conflit !!! L’expression
« Le revers de la médaille » trouve sa grande part de vérité dans l’usage du pétrole qui implique
impérativement la pollution.
106

BIBLIOGRAPHIE
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107

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-Sélection du READERS DIGUEST (1993) Les Grands Phénomènes naturels. Paris : Imprimerie
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- SPENCE, M. (1994) Les combustibles fossiles. Paris : Ed. Gamma.
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WEBOGRAPHIE
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- http://www.grosseron.com/, consulté le 14/04/2007
108

ANNEXES
ANNEXE 1
PRINCIPE DE TITRAGE COMPLEXOMETRIQUE
Le dosage compléxométrique consiste à faire réagir le métal à doser avec un composé
chimique appelé compléxone, contenant dans sa molécule des fonctions amines et des fonctions
acides faibles. La réaction qui a lieu entre les deux entités porte le nom de chélation. Le produit de
la réaction est un complexe plus ou moins s’able et coloré. La formation de ce complexe exige une
valeur de pH bien définie. De plus, les constantes d’équilibre déduites de la loi d’action de masse de
l’équation de la chélation interviennent.
coloré.
Parfois la détection de la fin de la réaction de chélation nécessite l’utilisation d’un indicateur
Différentes types de titrages
On distingue 4 types de titrage compléxométrique à savoir le titrage direct, le titrage par
retour, le titrage par substitution et les titrages collectifs.
a) Titrage direct
Le titrage direct est le titrage le plus simple, le titrage direct s’effectue en présence d’un
tampon susceptible de donner un complexe avec le métal M à doser. La réaction est mise en
évidence par un saut brusque du potentiel des métaux notés pM. (pM = - log[M] avec [M], la
concentration en ion du métal M
b) Titrage par retour
Le titrage par retour s’emploi soit lorsqu’il n’y a pas d’indicateur convenable pour le métal à
doser, soit lorsque cet indicateur réagit très lentement avec le métal, même si on le chauffe
légèrement. Dans ce cas, on utilise un excès d’une solution de E.D.T.A. mais de quantité connu.
convenable)
L’excès sert pour doser un autre métal M’ dont le dosage est simple (ayant un indicateur
c) Titrage par substitution
Le titrage par substitution s’applique dans le cas où les deux premiers types de titrage ne
sont pas possibles.
109

Pour cela, on traite la solution du métal à doser par un sel complexe magnésien de l’E.D.T.A
(le complexe Mg Y² - ). Lors du dosage, les ions métalliques M n+ sont remplacés les ions Mg² + du
complexe. La réaction est de la forme.
d) Titrage collectif
M n+ + Mg Y² - Mg² + + MY (n-4)+
Le titrage collectif consiste d’abord à doser les deux métaux M et M’. Ensuite, on masque
l’un d’eux pour estimer l’autre en utilisant un composé spécifique. Par exemple, on se sert d’un
fluorure pour masquer le calcium, le magnésium et l’aluminium. Pour masquer le plomb, on utilise
un ion sulfate, le baryum sous forme de précipité peut masquer le bismuth et le cyanure de
potassium pour le cobalt, le nickel, le cuivre, le zinc, le cadmium et le mercure.
110

ANNEXE 2
LES FORMULES DES INDICATEURS COLORES ET QUELQUES
Les indicateurs colorés
-Noir d’Eriochrome T (N.E.T)
REACTIFS ET PRODUITS UTILISES
Bleu de bromothymol ou dibromothymolsulfonephtaléine
Nom systématique :
3,3’,-dibromothymolsulfonephtaléine ; 4,4’-(3H-2,1-benzoxathiol-3-ylidène) bis
[2-bromo-3-méthyl-6-(1-méthyléthyl) phénol] S, S-dioxyde
111

- Xylénol orange
Nom systématique :
Sel de 3,3’-bis [N, N- bis (carboxyméthyl) aminométhyl]-O-
crésolsulfonephtaléintétrasodium
- Méthylorange
112

Les réactifs
-Réactif E.D.T.A
-Le (L+) acide tartrique
113

a) Définition :
ANNEXE 3
LES PLUIES ACIDES
Par définition, les pluies acides sont des hydrométéores liquides dont la composition
chimique est caractérisée par une acidité élevée. Elles désignent aussi des brouillards, des gaz, voire
des dépôts secs qui se transforment en acide par les précipitations.
b) Acidité des précipitations :
L’atmosphère contient des particules solides et des gaz différents de l’azote et de
l’oxygène. Certains d’eux se dissocient partiellement dans l’eau de pluies et acidifient légèrement
cette dernière. La présence d’ions H + ou H3O + en concentration plus élevée que celle dans l’eau est
la cause de l’acidification des précipitations.
En principe, une pluie d’acidité normale a un pH compris entre 7 et 5,6. Une pluie est dite
acide lorsque son pH est inférieur à 5,6.
Dès le XIX ème siècle, l’acidité des pluies a augmenté.
Le pH moyen des précipitations varie entre 4,0 et 4,5 dans les zones industrielles depuis
1970. Dans certaines régions, la valeur atteint un seuil de 3,0.
c) Cause de l’acidification des précipitations :
L’évolution de l’acidité des pluies est due aux changements anthropiques de la
composition chimique de l’atmosphère. En effet, il s’agit des rejets dans l’atmosphère des
composants comme les oxydes de soufre et d’azote ou des hydrocarbures par suite de l’utilisation
des combustibles fossiles, de fluor, ou de chlore émis par les usines. Ces composants sont
susceptibles de se transformer en acide par interaction, puis, une présence d’eau dans l’atmosphère.
d) Les processus de formation des pluies acides :
L’eau contenue dans les nuages devient acide en capturant des polluants gazeux comme le
dioxyde de soufre et le dioxyde d’azote, ou des particules en suspension dans l’air comme le
trioxyde de soufre. Les mécanismes de la réaction qui traduit la transformation de ces oxydes en
acide mettent en jeu l’ozone troposphérique. Ce dernier subit une photolyse en donnant naissance
en un oxygène moléculaire et à un oxygène atomique appelé radical oxygène suivant la réaction :
114

Si les photons mis en jeu dans cette réaction de photolyse sont très énergétiques (photon à
longueur d’onde comprise entre 290nm et 310nm), l’oxygène atomique formé se trouve dans un état
excité. Il est très réactif : il réagit très rapidement avec la vapeur d’eau atmosphérique en produisant
des radicaux hydroxyles :
nuages.
O°excité + H2O 2OH°
Les radicaux hydroxyles ainsi formés réagissent avec les oxydes de soufre et d’azote :
NO2 + OH° HNO3 gazeux
SO2 + 2OH° H2SO4 gazeux
Ces acides (sulfurique et nitrique) se dissocient dans l’eau des nuages :
HNO3 + H2O H3O + aq + NO3 - aq
H2SO4 gazeux + 2H2O 2H3O + aq + SO4 2- aq
Les ions hydroniums formés sont responsables de l’acidité des précipitations issues des
Les pluies acides sont en général les précipitations des solutions diluées d’acide sulfurique
et d’acide nitrique.
e) Extension spatiale de l’acidification :
L’acidification des pluies est très forte dans les régions industrielles où la circulation des
automobiles est très importante. Mais les polluants les polluants responsables de ces pluies acides
sont facilement transportés par les courants atmosphériques. C’est pourquoi, les pluies acides
existent même dans les zones très loin des lieux d’émission.
A l’heure actuelle, l’acidification des pluies devient de plus en plus une pollution de
dimension planétaire. Les zones très éloignées des lieux d’émission intense des polluants portent
maintenant des traces des pollutions acides. La diminution du pH des glaces polaires en fait preuve :
l’acidité des neiges de l’Est de l’Antarctique était à un pH de 5,6, il y a 25 année pour passer de
5,23 actuellement. En 1800, il était de 5,8.
115

f) Les effets de l’acidification des précipitations :
Les effets de l’acidification des précipitations sont nombreux :
Acidification des eaux : Après une précipitation, les composés acides qui
acidifient les pluies se propagent dans les eaux de surface (rivière, lac, mer, …) et
dans les eaux souterraines pour les acidifier.
Acidification du sol : En arrosant le sol, les eaux des pluies acidifiées diminuent
le pH du sol.
Contamination des végétaux : Les végétaux sont, eux aussi, contaminés. Ainsi, la
partie souterraine de ces végétaux est détériorée à cause de la contamination du sol
et, la partie aérienne des plantes est nécrosée au contact des précipitations acides.
Perte de toutes formes de vie aquatique : La contamination des eaux de surface
entraîne la détérioration de toute forme de vie aquatique.
Problème sanitaire chez l’homme : L’acidification peut causer des maladies
respiratoires, des affections des muqueuses ou des yeux chez les hommes.
Dégradation des infrastructures : L’acidification des pluies attaque plus
particulièrement les matériaux de construction en calcaire (bâtiments, monuments,
…).
Malgré tout, les effets de l’acidification des pluies dépendent de la composition chimique
de l’air ainsi que les conditions du milieu.
Exemple : - Les conséquences de l’acidification sont importantes dans les régions où les
neiges s’accumulent.
calcaire.
-Les zones très riches en silice sont plus sensibles que les zones de substrat
-Les conditions climatiques, le manque d’eau, les séries d’années sèches, ainsi
que l’exploitation des forêts accentuent les effets de l’acidification.
116

CONTRIBUTION A L’ETUDE DE LA POLLUTION PAR LES GAZ
D’ECHAPPEMENT D’AUTOMOBILE ET SES IMPACTS
ENVIRONNEMENTAUX
Comme son intitulé l’indique, ce présent mémoire de chimie a pour objet d’apporter des
précisions sur la cause exacte de ladite pollution afin de prendre des mesures adéquates.
D’après nos études scientifiques appuyées sur des recherches bibliographiques et
webographiques, des stages et des expériences, cette pollution d’origine pétrolière, avant d’être un
problème, était la conséquence logique de la combustion de cette matière première. Elle n’est pas
une non maîtrise d’usage.
Puisqu’elle est donc un problème relevant du domaine de la chimie, sa solution devrait l’être
aussi. Ainsi, nous proposons les moyens suivants :
- la diminution de la consommation de carburant (quantité),
- ajout de substance dans le carburant pour éviter la toxicité des fumées (qualité),
- liquéfaction des fumées (transformation)
- carburants de remplacement (recherche)
Cet ouvrage comprend 3 parties, à savoir :
- La généralité sur le pétrole, l’essence et le gazole,
- Les carburants : agents responsables de la pollution atmosphérique et de la
destruction des routes bitumées,
- La lutte contre la pollution et l’intérêt pédagogique de ce mémoire.
117
RAKOTOARIMANGA Célestin Gersoma
Mots clés : environnement, pollution, carburants automobiles, gaz d’échappement, effets, lutte.
Nombre de page : 106
Nombre de courbe : 4
Nombre de figure : 6
Nombre de tableau : 19
Directeur de mémoire : RAZANAMPARANY Bruno Richard
Professeur