Qualité de l’air dans les transports publics : comment restaurer la confiance ?

La qualité de l’air est un problème structurel, qui n’est pas apparu avec le Covid-19. En revanche, la crise sanitaire l’a remis au cœur des préoccupations des usagers, qui se sont détournés des transports publics au profit des transports individuels. Il existe une forte volonté des opérateurs et des autorités de transport d’apporter des solutions et de rétablir la confiance, essentielle pour que les voyageurs puissent à nouveau utiliser les transports publics. Quelles sont les solutions permettant d’améliorer la qualité de l’air ? Comment choisir la mieux adaptée à chaque situation ? Nos experts apportent des éléments de réponse.

La qualité de l’air est l’un des sujets les plus préocupants du 21e siècle. Dans le monde entier, des personnes souffrent de maladies graves dues à la mauvaise qualité de l’air dans les villes, causée notamment par le développement des transports terrestres et l’impact croissant du chauffage résidentiel et des activités industrielles. On estime que la pollution de l’air provoque environ 7 millions de décès prématurés par an dans le monde (11,6 % de l’ensemble des décès dans le monde), dont 630.000 en Europe. Sans surprise, les grandes villes sont les plus touchées¹ .

Personne n’est vraiment protégé efficacement contre la pollution, et les transports publics ne font pas exception. La pollution des stations de métro, des tunnels et des trains provient à la fois de l’extérieur et de la circulation du matériel roulant. A la surface, les voyageurs sont également constamment exposés à la pollution émanant de la circulation routière.

Selon des mesures récentes de la qualité de l’air effectuées dans les stations de métro du monde entier, la pollution y dépasse considérablement les niveaux recommandés par l’OMS (Organisation Mondiale de la Santé), notamment en ce qui concerne la concentration de particules PM2,5 (aussi appelées particules fines). Lorsque l’on sait que de nombreux passagers passent 60 à 90 minutes par jour dans les transports publics pendant leur vie professionnelle, cet impact ne peut plus être ignoré ! Dans le cas des trains à grande vitesse et des trains régionaux, les passagers passent de 2 à 6 heures à bord par voyage. Là encore, une bonne qualité de l’air est primordiale.

La crise sanitaire mondiale actuelle liée au Covid-19 a modifié les priorités des populations en matière de transport, avec une baisse de confiance dans les transports publics et un glissement vers les modes de transport individuels. Une désinfection régulière et des mesures de distanciation physique sont essentielles pour que la population se sente à nouveau en sécurité², mais ces mesures ne sont pas suffisantes.

Une approche systémique, qui ne se limite pas au matériel roulant

La qualité de l’air et la propreté des surfaces sont des enjeux majeurs pour rétablir la confiance dans les transports publics et accélérer le retour à la normale. La question de la qualité de l’air doit être abordée pour tous les aspects du système de transport, y compris le matériel roulant et les infrastructures.

• Dans les zones urbaines et suburbaines, les passagers passent un temps relativement court dans les transports, généralement surpeuplés, ce qui augmente la proximité avec les autres passagers et le risque de contact avec des surfaces potentiellement infectées (mains courantes et sièges). L’air circulant dans les dispositifs de ventilation et/ou de climatisation contribue à la propagation de la pollution et des virus, mais le risque est faible en raison de l’éloignement de la source d’air. En revanche, pour les conducteurs et autres personnels, qui passent des heures à bord, les systèmes de climatisation doivent viser à réduire sensiblement le mélange de bactéries et de virus.

• Dans les zones suburbaines et interurbaines, les risques sanitaires sont relativement élevés en raison du recyclage de l’air par le système de climatisation et des contacts durables avec les surfaces potentiellement infectées (sièges, tables) et les toilettes.

• En ce qui concerne les infrastructures, tous les emplacements et les contrôles d’accès, y compris les terminaux de paiement, doivent également être pris en compte.

SYSTRA, spécialiste des systèmes de transport,  a analysé les moyens de mesurer et de réduire les niveaux de polluants, bactéries ou virus, pour chaque facteur de propagation des particules et micro-organismes nocifs en suspension dans l’air.

Comment choisir les solutions de traitement de l’air les plus efficaces ?

Afin de proposer la solution la mieux adaptée à chaque situation, nous proposons un processus en trois étapes.

Étape 1 : acquérir une information et une compréhension approfondies de la situation

Le diagnostic de la situation à bord du matériel roulant ou dans les gares passe par une analyse de rétro-ingénierie : comment le matériel a-t-il été construit ou fabriqué ? Pourquoi certaines solutions de construction et de traitement de l’air ont-elles été choisies ? Qu’est-ce qui pourrait être modifié à moindre coût ? Qu’est-ce qui ne peut pas être modifié ?

• ENVIRONNEMENT DU SYSTÈME DE TRANSPORT

Concernant les infrastructures de métro, SYSTRA convient d’établir pour chaque cas un profil de circulation d’air de la station, à l’aide d’un logiciel de modélisation CFD (Computational Fluid Dynamics), afin de définir comment l’air circule de/vers le tunnel, par les puits d’extraction et par les accès à la station, au niveau des quais.

L’analyse de la situation à bord du matériel roulant implique la compréhension de la solution de traitement de l’air mise en œuvre au niveau du HVAC (Heating, Ventilation, Air Conditioning) (ou simplement de la ventilation), la qualité de l’étanchéité des portes et des fenêtres, la fréquence des arrêts et de l’ouverture des portes, l’aménagement intérieur du train et la circulation de l’air assurée par le HVAC ou la ventilation.

• NATURE, SOURCE ET QUANTITÉ DE POLLUANTS ATMOSPHÉRIQUES

Les données collectées par l’opérateur sont ensuite classées en termes d’occurrence, de nature, de quantité et de toxicité. Cela permet de spécifier les campagnes de mesure appropriées et d’analyser les chiffres après la collecte.

SYSTRA a une vision globale des risques qui prévalent dans l’environnement des différents modes de transport. Ils sont résumés dans les deux tableaux ci-dessous.

Polluant	Nature de polluant
PM10 PM2.5	Particules primaires : mélange de différents composés chimiques provenant du trafic routier, du secteur résidentiel, des chantiers de construction, de l’agriculture. Particules secondaires : NO2, SO2, NH3, COV réagissent les uns avec les autres, suspension de poussière du sol.
NO2	Combustion incomplète (trafic routier et chauffage résidentiel) : se forme naturellement dans l’atmosphère à partir du NO et de l’O3.
CO2	Source liée à l’activité humaine : combustion de combustibles fossiles. Source naturelle : respiration et décomposition.
CO	Combustion incomplète (trafic routier et chauffage résidentiel).
COV (composés organiques volatils)	Large gamme de produits : raffinage du pétrole, combustion, utilisation de peintures et de produits de nettoyage, revêtement.

Étape 2 : proposer plusieurs solutions de traitement de l’air

L’amélioration de la qualité de l’air dans une station de métro ou dans un train peut être obtenue grâce à la combinaison de divers dispositifs, équipements et changements structurels.

Outre une connaissance approfondie de la politique de ventilation des stations de métro liée aux normes internationales (NFPA 130, par exemple) et à la réglementation des ERP (Etablissements Recevant du Public), il peut être utile d’effectuer une évaluation comparative régulière sur les solutions de traitement d’air industriel, afin de proposer des recommandations adaptées à chaque cas.

Ces recommandations portent sur la conception des infrastructures pouvant avoir un impact sur la qualité de l’air (quais, accès, locaux d’équipement, tunnels, etc.).. Nous prenons également en compte l’impact des façades de quai sur le débit d’air, sur la gestion de la température et le contrôle des fumées.  pour alimenter nos études de faisabilité

Enfin, dans la mesure du possible, il est préférable de limiter les émissions à la source. Les systèmes de transport en produisent notamment par le freinage mécanique, l’usure des pneus sur les rails pour les métros à pneumatique, la friction sur les rails, la dégradation de l’infrastructure (ballast, voie béton), les véhicules diesels… Pour réduire les émissions à la source, des solutions existent et les industriels et équipementiers développent actuellement des produits innovants. Toutes les sources de polluants qui ne peuvent être évitées doivent être traitées par la suite.

Il existe aujourd’hui sur le marché plusieurs solutions de traitement de l’air , et d’autres sont en développement . Le défi réside dans la sélection des équipements les plus appropriés pour la filtration de l’air en fonction des risques évalués. Une combinaison de plusieurs solutions peut être nécessaire, comme le montre la figure ci-dessous.

Étape 3 : évaluer les performances de la solution technique

Après avoir sélectionné les solutions impliquant si nécessaire des modifications architecturales et structurelles, ainsi que les dispositifs industriels de traitement de l’air, les solutions proposées sont validées par le biais de la simulation.

SYSTRA propose à ses clients un portefeuille de services pour les aider à créer des solutions, de la conception à la mise en œuvre :

• En aidant l’opérateur à planifier des phases de mise en œuvre qui tiennent compte des contraintes d’exploitation et de maintenance du système de transport.
• En préparant les exigences techniques des changements structurels et des équipements à acquérir et à installer, en mettant l’accent sur les facteurs FMDS (Fiabilité, Disponibilité, Maintenabilité + Sécurité, ou RAM+S en anglais) des nouveaux équipements et sur la performance globale de la station ou du train.
• En consolidant une estimation préliminaire des coûts du projet d’amélioration de la qualité de l’air et en aidant l’exploitant ou le maître d’ouvrage à choisir parmi les solutions proposées.
• Après une phase de construction et d’essai du projet, en suivant l’amélioration de la qualité de l’air à court et moyen terme.

POUR CONCLURE

Impliqués dans la création d’une mobilité plus durable, plus sûre et plus accessible, nous proposons une approche systémique visant à traiter le problème de la qualité de l’air et à restaurer la confiance des passagers dans les réseaux de transport public.

Redonner confiance dans les transports est un enjeu majeur pour que les transports publics restent la colonne vertébrale des villes durables de demain.

Nous sommes prêts à relever les défis spécifiques de nos clients et à créer avec eux le transport propre de demain, depuis la conception originale, jusqu’aux essais et à la mise en service d’un système de transport pleinement considéré comme un environnement sain.

Même si nous souhaitons tous vivement que l’épisode du Covid-19 soit bientôt du passé, la prise de conscience qu’il a généré doit enclencher une dynamique forte et durable pour améliorer la qualité de l’air dans les transports.

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[1]  European Public Health Alliance : “How much is air pollution costing our health? “, octobre 2020.

[2] Source : étude McKinsey : “Transportation during the pandemic: what is considered safe?” , août 2020.