Une pollution en lien avec notre mobilité

Dans les villes comme à la campagne, lorsque les chaussées s’échauffent sous l’action du rayonnement solaire ou du réchauffement climatique, les échanges chimiques s’accélèrent à leur surface. Le bitume qui compose nos routes libère alors vers l’atmosphère des quantités plus importantes de Composés Organiques Volatils (COVs). Ces molécules gazeuses peuvent se disperser relativement vite mais, selon les conditions météorologiques, peuvent aussi s’accumuler durablement dans l’atmosphère urbaine. On peut alors sentir dans l’air une légère odeur caractéristique du bitume.

Cette pollution n’est pas toujours perceptible par son odeur. Elle est pourtant souvent présente autour des routes où nous y sommes exposés au cours de nos déplacements, même en absence de fortes températures. Une fois émis, les COVs de chaussées peuvent évoluer et se transformer en interagissant avec la lumière, l’humidité ambiante ou les autres polluants présents dans l’air (Figure 1).

Figure 1 : Schéma qui illustre les émissions de COVs par les chaussées bitumineuses en zone urbaine et les transformations que les COVs émis peuvent subir dans l’atmosphère (Source : Massroua et al., 2026).

Le bitume, un matériau robuste mais actif

Le bitume est utilisé depuis des décennies pour ses capacités de collage et d’étanchéité. Issu du raffinage du pétrole, il assure la cohésion mécanique des granulats entre eux (grains minéraux) utilisés dans les matériaux routiers et confère à la chaussée sa résistance face au trafic routier et aux conditions climatiques. Cette solidité ne signifie toutefois pas une uniformité et une stabilité chimique. Comme de nombreux matériaux complexes, le bitume contient des dizaines de familles de molécules capables de réagir distinctement à leur environnement. Ainsi, sous l’effet de la température, du rayonnement solaire ou de l’humidité, certaines de ces familles peuvent migrer vers la surface et s’évaporer progressivement comme illustré dans la Figure 2.

Figure 2 : Représentation multi-échelle de la structure d’un enrobé bitumineux, depuis l’échelle de la chaussée jusqu’aux interactions au sein du liant (Source : Kriech et al., 2022).

Certaines des molécules émises sont connues pour intervenir dans des mécanismes atmosphériques complexes et former de polluants urbains majeurs tels que l’ozone troposphérique ou des aérosols ultrafins. Ces mécanismes et ces polluants secondaires font actuellement l’objet d’analyses et de suivis réguliers dans les études dédiées à la qualité de l’air. Ils expliquent aussi l’intérêt croissant porté aux COVs des chaussées qui, pourtant, ont longtemps été considérées comme des sources mineures.

Le rôle des conditions ambiantes et du contextes urbain

La température joue un rôle central dans l’intensité des émissions de COVs. Lorsque la surface d’une route se réchauffe, les composés les plus volatils deviennent plus susceptibles de rejoindre l’air ambiant. L’humidité, l’alternance entre périodes sèches et humides ou une exposition prolongée à la lumière peuvent également modifier l’équilibre chimique à la surface de la chaussée ainsi que la transformation des COVs émis.

Dans certains environnements urbains denses, la chaleur peut être retenue plus longtemps par les surfaces minérales et les bâtiments, ce qui prolonge la durée d’exposition du bitume à des conditions favorables aux émissions. C’est le cas pour les phénomènes locaux dits « d’îlots de chaleur », mais cela peut également se produire à l’échelle d’une agglomération, p.ex. en raison d’un « dôme de chaleur ». Cette situation peut localement accentuer l’émission et la transformation des COVs, sans pour autant le rendre spécifique aux villes. Il s’agit avant tout d’une interaction entre un matériau routier et son environnement, quel que soit le territoire concerné.

Mesurer les émissions et comprendre les mécanismes associés

Pour bien quantifier les émissions des chaussées en place, les chercheurs s’appuient sur des techniques qui permettent de reproduire différentes situations environnementales dans des conditions maîtrisées (Figure 3). En faisant varier des facteurs comme la température, l’humidité ou l’exposition lumineuse, il devient possible de mesurer et de prédire les émissions. Il est aussi possible d’analyser et d’identifier des mécanismes ou des transformations.

Figure 3 : Exemple de dispositif expérimental conçu pour reproduire des conditions climatiques contrôlées et analyser les émissions de COVs issues de matériaux bitumineux.

L’utilisation de ces techniques scientifiques s’inscrit dans une démarche destinée à mieux comprendre le comportement des matériaux routiers face aux variations naturelles du climat. Elle représente une étape indispensable au développement de routes adaptées aux enjeux du réchauffement climatique, d’amélioration de la qualité de l’air incorporant des matériaux à faible impact environnemental.

Une diversité de matériaux et d’enjeux pour l’avenir

Les enrobés routiers ne sont pas uniformes. Leur composition et leur mode d’utilisation varie selon les régions, les contraintes techniques, les ressources disponibles et les objectifs poursuivis. Cette diversité se traduit par des comportements différents face aux conditions extérieures, ce qui renforce l’intérêt de développer des techniques qui permettent de les caractériser d’une manière normalisée.

Mieux évaluer et qualifier les émissions de COVs dans un cadre maitrisé participe à accompagner les collectivités dans leurs choix d’infrastructures et en lien avec la nécessité d’adaptation des réseaux routiers à un climat en évolution. Il ne s’agit pas d’alerter, mais d’éclairer le fait que les routes ne sont pas des structures chimiquement inertes et séparées de l’atmosphère. Elles interagissent de manière variable mas durable avec celle-ci et participent, à leur échelle, à la qualité de l’air et donc à la santé des populations.

En portant un regard nouveau sur ces phénomènes, la recherche ouvre la voie à des infrastructures plus durables, mieux intégrées à leur environnement et adaptées aux réalités climatiques actuelles et futures.

Conclusion

Les émissions de COVs par les chaussées bitumineuses soulèvent des questions encore peu explorées dans les domaines du génie civil et du transport automobile. Il est donc nécessaire de développer des approches expérimentales nouvelles afin de pouvoir répondre à ces questions. Mon travail s’est d’abord orienté vers l’analyse des connaissance existantes pour comprendre les mécanismes physico-chimiques susceptibles d’expliquer les émissions de COVs dans différentes conditions climatiques. La deuxième étape a consisté à élaborer un dispositif expérimental afin de générer de manière contrôlée ces émissions pour les quantifier et les analyser. La dernière étape vise à identifier les paramètres influents et décrire le comportement des enrobés soumis aux variations climatiques.

Ce travail doctoral et la thèse qui en découle sont financés par la Région Pays de la Loire (PdL 69-164232) et par l’Université Gustave Eiffel. Je remercie également l’ADEME pour le soutien apporté au projet STREETS (EmiSsions des maTéRiaux pour lEs infrastructurEs de Transport routier en phase d’uSage, n°2262D0087), dans lequel s’inscrit ce travail. Enfin, j’adresse mes remerciements sincères à mon directeur de thèse, Vincent Gaudefroy, mon co-directeur de thèse, Bogdan Muresan, pour leur accompagnement et leurs précieux conseils tout au long de ce travail ainsi que Emmanouil Romanias et Frederic Thévenet de l’IMT Nord Europe.