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Pneumatique (véhicule) Pour les articles homonymes, voir Pneumatique.   .jpg) .jpg) Un pneu, apocope de pneumatique, forme abrégée de bandage pneumatique Écouter, est, par opposition au bandage plein, un objet à l'état solide, souple, de forme torique, fabriqué à partir de gomme, de textiles et de métaux. Il est conçu pour être monté sur la jante d'une roue et gonflé avec un gaz sous pression, habituellement de l'air ou de l'azote. Il assure le contact de la roue avec le sol, procurant une certaine adhérence, un amortissement des chocs et des vibrations facilitant ainsi le déplacement des véhicules terrestres et autres véhicules en configuration terrestre. Secteur économique En 2013, le marché du pneu dans le monde était, selon Tire business, de 141 milliards de dollars de chiffre d'affaires, en grande partie partagé par cinq géants et autour d'eux par environ vingt-cinq grands groupes internationaux dont le coréen Hankook en forte croissance et qui pourrait donc rejoindre le groupe de grands. Le japonais Bridgestone (26,2 milliards de dollars de chiffre d'affaires pour son secteur pneus en 2017) domine le marché devant Michelin (23,4 milliards), Goodyear (14,6 milliards), Continental (12,6 milliards), Pirelli (6,1 milliards)[1]. Tous cherchent à s'implanter dans les pays « émergents » où le marché automobile ne semble pas encore saturé[2]. Michelin a ainsi créé « quatre usines géantes » dont celle de Shenyang II (Chine) qui couvre 72 hectares et devrait couter 1,1 milliard sur cinq ans. Hankook cherche à pénétrer l'Europe, avec notamment une usine géante annoncée en Hongrie (douze millions de pneus par an)[2]. La profession est représentée par diverses organisations, dont en Europe par :
La conception, la fabrication et la commercialisation des pneumatiques représentent toute l'activité économique « amont » du secteur de la fabrication de pneumatiques. C'est une activité quantitativement importante dans le monde : on estimait au début des années 1990 que des millions de pneus étaient mis en décharge et qu'on en produisait environ un par personne et par an[4], ce qui a justifié la mise en place de filières économiques « aval » consacrées au recyclage et à la valorisation énergétique des pneus en fin de vie. Histoire Après avoir fait breveter un pneu à air avec valve, John Boyd Dunlop, vétérinaire de formation fonde en 1889 sa première manufacture de pneumatiques. Les vélos peuvent ainsi rouler sur des pneus qui sont des boudins de caoutchouc gonflés d’air et entourant une jante métallique. Si le confort est amélioré, en cas de crevaison, changer de pneu est une opération longue et délicate. Édouard Michelin aurait rencontré un cycliste anglais demandant une réparation lors de son passage à Clermont-Ferrand. Ce cycliste lui aurait donné l'idée de la chambre à air. Édouard et son frère André Michelin inventent un nouveau système de pneu avec chambre à air qui est breveté en 1891. Le nouveau pneu est mis à l'épreuve de la réalité la même année par Charles Terront qui sort vainqueur de la première course cycliste Paris-Brest-Paris. L'invention est un succès immédiat, et pas seulement dans le monde du vélo : très vite, l'automobile s'empare à son tour du pneu, remplaçant les bandages pleins par des bandages pneumatiques. Conçue et fabriquée par Michelin, L'Éclair est la première voiture sur pneus (1895). En 1899, La Jamais contente, première voiture à atteindre les 100 km/h, est équipée de pneus Michelin. Après les cycles et les voitures, c'est le tour des voitures d’enfants et même des fiacres d'en être équipés. En 1929, un pneu pour rouler sur les rails est mis au point pour équiper la Micheline. La même année le pneu sans chambre à air, dit « Tubeless » (appellation anglophone) est inventé par un Britannique d'origine néo-zélandaise du nom d'Edward Brice Killen. Il serait préférable de dire pneu avec chambre incorporée, car la chambre à air est remplacée par une gomme d'étanchéité à l'intérieur du pneu. L'élastomère généralement utilisé est du butyle car son étanchéité est dix fois supérieure à celle du caoutchouc naturel (isoprène). Le butyle a l'inconvénient de ne pas se lier facilement avec les autres élastomères. Pour favoriser la liaison, on lui incorpore des halogènes tel que le chlore. Le premier pneu à clous pour rouler sur le verglas ou la glace est mis au point en 1933. L'utilisation d'une structure à carcasse radiale est brevetée le par Michelin[5]. La première voiture à en être équipée en série était la Citroën Traction Avant[réf. souhaitée]. En 1951, le métro de Paris (chemin de fer métropolitain) expérimente le métro sur pneus ; 4 lignes ont été équipées, mais désormais, le roulement ferroviaire offre un niveau de confort comparable. Le pneu a, depuis, beaucoup évolué dans des sens très différents : pneus à lamelles pour une meilleure adhérence sur la neige, pneus offrant une moindre résistance au roulement pour économiser du carburant, pneus sans chambre, etc. Aujourd'hui, la plupart des pneus, sauf de vélo, sont sans chambre (tubeless). Cependant certaines motos de rallye-raid, d'enduro ou de moto-cross sont équipées de « pneus » où la chambre à air est remplacée par une garniture de « bib-mousse » inventée par Michelin et reprise par d'autres fabricants, dont l'effet équivaut à une pression d'air de 0,9[6] à 1,3 bar (mais qui ont une courte durée de vie, encore diminuée par une utilisation intense, et sont marqués NHS (Not for Highway Service) et donc ne doivent pas être utilisés sur voie publique). Plusieurs pneus sans air, increvables, sont développés par Michelin. Le Tweel est le premier à être commercialisé, dans les années 2010, mais ne supporte pas les grandes vitesses et équipe seulement les engins agricoles et les engins de chantier. Le Uptis est conçu ensuite, en partenariat avec General Motors ; présenté en , ses flancs structurés en rayons ont une forme et une architecture spécifiques conçues pour procurer la résistance aux pressions et une grande flexibilité en cas de chocs[7]. Ses quatre innovations majeures sont le sans air, la possibilité d'être connecté, la fabrication possible par impression 3D, et son caractère durable par les matériaux qui le composent. Il pourrait être commercialisé en 2024[8]. En 2022, l'Inde s'aligne sur les règlements de l'ONU[9]. ConstitutionUn pneu est constitué de caoutchouc (naturel et artificiel), d'adjuvants chimiques (soufre, noir de carbone, huiles, etc.), de câbles textiles et métalliques. Il est traditionnellement divisé en trois grandes zones : la « zone sommet », en contact avec le sol, la « zone flanc », latérale, et la « zone bourrelet » (ou « zone basse »), en contact avec la jante. Zone sommet Elle est principalement constituée de la bande de roulement, couche de gomme épaisse en contact avec la chaussée. Cette gomme doit être adhérente (transmission du couple, guidage dans les virages, etc.), sans opposer trop de résistance au roulement (principe des pneus « verts », qui diminuent la consommation de carburant). La bande de roulement est creusée de « sculptures », qui se chargent d'évacuer l'eau, la neige, la poussière, limitant l'aquaplanage, et améliorant l'adhérence en général. Elle permet aussi l'évacuation de la chaleur. La présence de lamelles sur les sculptures rompt la tension superficielle du film d'eau présent sur la route. Sur cette bande sont disposés des témoins d'usure dont la localisation est repérable sur le flanc du pneu. Les témoins des pneus pour véhicule de tourisme ont une hauteur de 1,6 mm pour les pneus d'été et 3 mm pour les pneus d'hiver. Les témoins d'usure indiquent lorsqu'il faut remplacer un pneu (voir contrôle de l’usure). Sous la bande de roulement sont disposées des « nappes ceintures » constituées chacune de fils métalliques parallèles[a]. Ces nappes, arrangées en deux couches croisées, procurent au pneumatique plus de résistance et de rigidité, notamment vis-à-vis du déversement lors des poussées latérales en virage. Enfin, on trouve de plus en plus fréquemment une couche de mousse absorbante pour satisfaire à la législation européenne relative aux performances acoustiques (pneus silencieux). Zone flancLa zone latérale du pneu est constituée de gomme souple, capable de supporter une déformation à chaque tour de roue mais résistante aux chocs sur des obstacles non tranchants. Monter sur un trottoir peut endommager la structure du pneumatique même sans dégât apparent[10]. On y trouve également tous les marquages[11], les premiers marquages correspondent à la taille du pneu, et les suivants à la capacité en termes de vitesse et de poids supportés[12]. La zone de transition entre le flanc et le sommet s'appelle « épaule ». Dans certains modèles, un bourrelet au niveau du flanc permet de limiter les dégâts sur la jante quand le pneu touche une bordure de trottoir. Dans certains modèles pour camion, un autre profil de bourrelet permet de limiter les projections d'eau gênantes pour les utilisateurs qui suivent ou doublent le camion. Zone basseLa fonction de cette zone est d'assurer l'accroche à la jante, grâce à deux anneaux métalliques (les « tringles ») prenant appui sur la jante au niveau du « talon ». Cette zone transmet les couples entre la roue et le pneumatique, elle assure aussi l'étanchéité pour les « pneus sans chambre à air » parfois dit « tubeless ». Cette étanchéité est assurée par une nappe recouvrant l'intérieur du pneu : la « gomme intérieure », à base de butyle, qui est plaquée contre la jante par les deux tringles. Une autre nappe, située entre la gomme intérieure et le sommet, également coincée par les tringles, s'appelle la « nappe carcasse ». Elle est constituée de fils textiles parallèles (véhicule tourisme), dans le sens radial. Cette nappe a donné son nom au pneu radial. Elle assure la triangulation avec les fils croisés des nappes de ceintures pour une meilleure tenue du pneu. Ces fils, inextensibles, permettent de garder une bonne surface de contact entre le pneu et le sol. FabricationLa fabrication passe par plusieurs étapes et des produits intermédiaires (les « semi-finis ») fabriqués avant d'être assemblés en un produit fini. Produits semi-finis Le pneu semi-fini est constitué de :
Produit finiLe pneu passe par trois étapes : l'assemblage, la cuisson et le contrôle :
Utilisation Les pneus sont utilisés par un très grand nombre de véhicules, qu'ils aient à évoluer rapidement sur une surface préparée ou plus lentement sur un terrain accidenté mais pas trop meuble :
À l'inverse, les roues pleines sont utilisées principalement pour rouler :
Enfin, des « pneus non pressurisés »[d] peuvent être utilisés pour des véhicules faiblement chargés comme des fauteuils roulants. TypologieEn Europe, les pneumatiques sont classés par types d'après leur définition normalisée par l'ETRTO (European Tyre and Rim Technical Organisation) dont l'association TNPF est membre associé (TNPF : Travaux de Normalisation des Pneumatiques pour la France ; association professionnelle des fabricants de pneumatiques, association loi de 1901 créée en 1967 qui est aussi l'une des composantes du CFCP (Centre Français du Caoutchouc et des Polymères). En France, l'écocontribution qui finance leur recyclage est basée sur la même classification. Pneumatiques selon leurs sculpturesOn distingue les types de sculpture suivants :
N.B. : si le pneu est à la fois asymétrique et directionnel, le pneu gauche est différent du pneu droit. Pneumatiques selon leur usage
Codification et marquage Le marquage se fait sur le flanc du pneu (pour les pneus de vélo voir pneumatique de bicyclette). Les organisations qui concourent à définir le marquage en Europe sont l'European Tyre and Rim Technical Organisation (ETRTO)[15] et l'ISO. L'ISO définit certaines informations de standardisation, alors que les autorités américaines et européennes définissent des informations de standardisation plus spécifiques. Au niveau ISO, la partie pneumatique de l'ISO 4000-1 concerne les voitures particulières[16]. Tous les pneus vendus en Europe depuis portent un marquage européen. Ce marquage est constitué d'une lettre « E » (ou « e ») suivie d'un nombre encerclé ou encadré et d'un autre nombre :
Les deux nombres suivants correspondent au code pays donnant l'approbation de type, et le numéro de type dans ce pays pour ce type de pneu[17]. Pour 195/65 R 15 91 H M+S par exemple :
Dans l'exemple donné ci-dessus :
Législation européenne  La législation européenne impose, depuis le , un étiquetage des pneumatiques des véhicules de tourisme et les utilitaires, à la suite d'une loi votée en [20]. A partir du , une nouvelle étiquette remplace la précédente[21]. Celle-ci comporte :
Législation françaiseL'article L. 314-1 du code de la route en France rend obligatoire les pneus hiver sur les véhicules circulant dans les massifs montagneux, en hiver suivant arrêté préfectoral. Par exemple entre le et le dans les Pyrénées[23]. Rôle du pneumatique dans la sécuritéAspects tribologiques Les pneumatiques automobiles sont le lieu de dissipations énergétiques importantes lors du roulement. Elles sont liées essentiellement à la déformation du pneu relativement au poids qu'il doit supporter et aux efforts qu'il subit lors des virages et des accélération/freinage[j]. Le contact du pneu à la route crée une légère déformation de celui-ci. Quand le pneumatique tourne, il y a une dilatation de la partie du pneumatique qui était en contact avec la route et qui ne l'est plus, et une compression de la partie qui n'était pas encore en contact avec celle-ci et qui le devient. Ces déformations créent un transfert d'énergie mécanique en énergie thermique (augmentation de la température du pneu) qui peut conduire à la destruction de la bande de roulement si le pneu est sous-gonflé (dû à une crevaison lente par exemple). La force maximale latérale est quasi proportionnelle à la force qui colle le pneu à la route (p sur le schéma). Cependant, passé un certain seuil, la force maximale latérale n'augmente pas autant par rapport à la force p que précédemment. Ainsi, une voiture avec un centre de gravité élevé, qui subit de forts transferts de charge en virage, tiendra moins bien la route en virage qu'une voiture identique avec un centre de gravité plus bas. Pression  Un pneu sur-gonflé ou sous-gonflé provoque une diminution de l'adhérence qui peut être dangereuse en virage ou au freinage en augmentant la distance de freinage. La pression est donc un facteur important devant être régulièrement vérifiée. Celle-ci se mesure à froid[24]. Les chiffres de la sécurité routière en France indiquent qu'« en 2003, les pneus étaient associés à 9 % des accidents mortels survenus sur autoroutes »[24]. Un pneu sous-gonflé subit une déformation plus importante des flancs et de la bande de roulement, dont les principales conséquences sont une usure plus rapide du pneumatique, une mauvaise tenue de route, notamment sous la pluie, un risque augmenté d'éclatement lié à un échauffement excessif et une augmentation de la consommation de carburant du véhicule. Un pneu sur-gonflé s'use également plus rapidement mais au centre de la bande de roulement et est plus sensible aux arrachements de gomme (patinage notamment). Les flancs du pneu sont plus rigides, ce qui diminue la surface de contact entre le pneu et le sol et donc le confort et l'adhérence[24]. Certains véhicules récents sont équipés d'un système de contrôle automatique de la pression des pneus (TPMS). Dans l'Union européenne, tous les véhicules neufs en sont équipés depuis . Air et azoteUn pneu est gonflé à l'air plus rarement à l'azote presque pur. Bien que l'air contienne déjà 78 % d'azote[k], certains professionnels de l'aviation ou de la formule 1 par exemple, augmentent cette proportion et gonflent les pneumatiques avec de l'azote pur. Ce gaz ayant la propriété d'être inerte et stable pourrait conserver une pression légèrement plus constante même en cas d'échauffement intense du pneumatique. Une polémique existe quant à l'introduction de cette méthode pour les véhicules particuliers. En effet, ceux-ci sont soumis à des contraintes bien moindres ce qui rend la différence avec l'air moins notable. Par contre, le gonflage devient payant et on lui reproche souvent d'avoir un prix non justifié alors que le gonflage à l'air est souvent gratuit et jugé satisfaisant. Ceux qui l'utilisent devraient avoir, en principe, à rectifier le gonflage plus rarement, mais ils doivent néanmoins contrôler les pressions régulièrement. Les pneus gonflés à l'azote arborent généralement une valve de couleur différente, souvent du vert[réf. souhaitée]. Contrôle de l'usure
 L'usure des pneus est contrôlée régulièrement car des pneus trop usés présentent un danger : ils provoquent une diminution d'adhérence, particulièrement sur chaussée humide, ce qui affecte négativement les distances de freinage et la tenue de route. Des témoins d'usure sont présents sur tous les modèles commercialisés en France[25]. Les pneus doivent présenter une hauteur de sculpture minimum de 1,6 mm sur toute la circonférence et sur une bande centrale constituée des trois-quarts de la largeur du pneu. Les pneus ont des témoins d’usure situés dans les rainures principales, semblables à de petites bosses. Quand le niveau d’usure de la sculpture arrive au même niveau que ce témoin d’usure, le pneu est à la limite légale et doit être remplacé[26]. Conséquences de l'usure  Une conséquence de l'usure des pneus est la surévaluation de la vitesse affichée. Ainsi par exemple, un pneu « 195/65 R 15 91 H 6 M+S » dont l'usure est de 3 mm induira une surévaluation de la vitesse de 0,95 % : un compteur affichant une vitesse correcte pour un pneu neuf indiquera 100 km/h lorsqu'on roulera à une vitesse réelle de 99,05 km/h. Ceci reste néanmoins négligeable car les constructeurs ont prévu ces effets, ainsi que le fait que les règlements autorisent une certaine marge de manœuvre autour des diamètres nominaux et qu'il vaut mieux, pour la sécurité de tous, surestimer la vitesse que le contraire. Une déchirure latérale non superficielle nécessite le remplacement du pneu, en revanche, si la bande de roulement est percée (par ex. par une vis), une réparation peut généralement être pratiquée à l'aide de rustines ou de « champignons » restaurant l'étanchéité du pneu. La tête du champignon masque l'orifice intérieur du perçage alors que le pied en obstrue le conduit ; après séchage de la colle, il est taillé au ras de la bande de roulement. Remplacement de seulement deux pneusEn France, les articles R314-1 à R314-8 du Code de la Route, imposent des pneumatiques de mêmes dimensions et structure (Radiale "R" ou Hexagonale "H") sur un même essieu : il est donc possible de monter des pneumatiques de deux marques, sculptures et usures différentes[27]. Pour une automobile à traction avant, il est généralement conseillé de placer les pneus les moins usés à l'arrière[28]. L'essieu avant est directeur, ainsi, lorsque l'on tourne le volant, ce sont eux qui donnent la direction au reste du véhicule. Les pneus arrière suivent mais leur adhérence est absolument nécessaire pour maintenir la stabilité du véhicule, en ligne droite comme en virage. Le conducteur a conscience de l'adhérence de ses pneus avant. Il va corriger son mouvement ou ralentir l'allure s'il sent ses pneus avant glisser en freinage ou en virage. Si les pneus arrière sont plus usés, sur sol mouillé, il se peut que les pneus avant soient suffisamment adhérents pour virer ou freiner mais pas les pneus arrière. Si ceux-ci glissent, le véhicule part en tête à queue. Un véhicule dont les pneus avant offrent une adhérence inférieure à celle des pneus arrière aura une tendance au sous-virage, c'est-à-dire à partir tout droit[29]. Selon l'état des pneus et la dynamique du véhicule (les véhicules récents ayant une tendance au sous-virage), cela peut se révéler contre-productif, notamment sur route sinueuse. Pneu hiver et pneu étéPour les températures basses il est préférable d'utiliser des pneus d'hiver qui ont une gomme prévue pour travailler de manière optimale à des températures égales ou inférieures à 7 °C[30] alors que beaucoup de pneus « été » sont annoncés comme n'étant pas destinés à la conduite par des températures inférieures à 3 °C, la gomme durcissant avec le froid et perdant sa viscoélasticité. Par ailleurs la température de la route est d'environ 3 °C moins élevée que celle de l'air du fait de la présence ponctuelle de givre, de neige ou de verglas. L'échange pneus d'hiver/été donne généralement lieu à un contrôle de l'équilibrage de ceux-ci et l'adjonction d'un plomb éventuel sur la jante pour en corriger l'équilibre. Durant l'échange il est important de conserver le même emplacement de pneus gauche/droite, qui est généralement indiqué sur le pneu, car ils s'usent de manière différente et antagoniste. Les pneus avant s'usent plus vite sur une traction et il est conseillé que les pneus arrière soient ceux en meilleurs état sinon l'essieu arrière risque de perdre son adhérence plus tôt que l'essieu avant. Si les pneus arrière sont plus usés que les pneus avant, le véhicule risque de partir en tête à queue dans un virage serré ou en cas de freinage sur route humide (ou verglacée). Sur une propulsion, l'usure est soit uniforme soit aléatoire. Des chaînes à neige viennent compléter l'éventail des actions pour améliorer la traction dans la neige en complément des pneus d'hiver (les retirer dès qu'elles ne sont plus indispensables). Dans certains pays, l'usage des pneus hiver est obligatoire[30]. Avec l'entrée en vigueur de la Loi Montagne[31], un document législatif crée par l'administration française, le , les conducteurs doivent monter des pneus hiver ou porter des chaînes à neige dans certaines zones montagneuses en France pendant la période hivernale. Parmi elles, on peut trouver les préfectures des 48 départements situés dans des massifs montagneux du pays. De plus, ces zones peuvent être reconnues grâce à des nouveaux panneaux de signalisation, le B58 et le B59[32]. En tout cas, les conditions d'application de cette nouvelle loi dépendent de chaque département et des conditions climatiques du jour, de même que du type de véhicule. LimitesLe rapport du BEA-TT sur l'accident d'un autocar survenu le sur l'autoroute A7 à Chantemerle-les-Blés (Drôme) indique que la cause de l'accident est un éclatement de pneumatique sans doute provoqué par une usure interne issue d'un choc extérieur préalable[réf. nécessaire]. Impacts sanitaires et environnementaux  Cet article n'est pas rédigé de façon équilibrée (). Sa longueur crée un déséquilibre dans l'article, et donne à certains aspects de la page une importance disproportionnée au point d'en compromettre la neutralité. Améliorez-le ou discutez des points à vérifier.  Cette section ne cite pas suffisamment ses sources (janvier 2012).
Pour l'améliorer, ajoutez des références de qualité et vérifiables (comment faire ?) ou le modèle {{Référence nécessaire}} sur les passages nécessitant une source.   .jpg)  Enjeux environnementaux : La production de caoutchouc naturel avec la monoculture d'hévéa est une importante cause de destruction environnementale : déforestation, utilisation de pesticides... (en particulier au Cambodge[38] et en Asie du Sud-Est) ; c'est pourquoi un accord européen interdit depuis décembre 2022 l'importation de produits issus de la déforestation dont le caoutchouc[39]. De plus, la production de caoutchouc synthétique, comme la production du plastique, utilise beaucoup de combustibles fossiles (pétrole...). Les pneus sont par ailleurs non biodégradables et polluent durant et après leur utilisation. Le progrès technique a certes rendu les pneus plus résistant aux crevaisons et contribuant moins à la consommation de carburant (et donc aux émissions polluantes des véhicules). Mais ce bénéfice a été perdu par la croissance du nombre de véhicules (ex. : 285 millions de pneus produits par an, rien que pour les États-Unis)[40] ; en 2005, « plus de 80 % des particules respirables (PM10) urbaines provenaient du transport routier » et « l'usure des pneus et des freins est responsable de 3 à 7 % de ces émissions »[41]. Le pneu pose divers problèmes[42] : UsureNormalement utilisé, un pneu perd jusqu'à plusieurs millimètres de matière par an sur toute sa « bande de roulement ». Il s'ensuit une pollution, variable selon le nombre de véhicules, la météo et la manière dont les routes sont nettoyées ou non, le pH de l’eau, etc. Les pneus cloutés peuvent encore tripler la pollution particulaire de l'air près des routes en dégradant l'asphalte et les peintures au sol[37] (mais le caoutchouc des pneus d'hiver semble être moins écotoxique que celui des pneus d'été)[43]. Dans les années 1980, on s'intéresse à la toxicité des particules issues de l'usure des pneus[44]. En 2004 elles sont reconnues comme polluants[45] ajoutant leurs effets à ceux de l'usure des plaquettes de freins et des marquages routiers. Fin 2003, le CSTEE alertait la Commission européenne[46] sur les risques environnementaux et sanitaires induits par ces particules inhalables et les HAP associés dont des B[a]P. Des particules de zinc sont aussi massivement dissipées dans l'environnement par l'usure des pneus[47],[48],[49]. Les seules routes européennes dispersaient vers 2005 dans l'environnement environ 460 000 tonnes de poussière et particules de caoutchouc enrichi d'additifs mal connus[50] (soit l'équivalent de 13 150 camions de 35 t de caoutchouc de pneu dispersés dans l’environnement). En Suède en 2005, les chaussées et leurs abords en ont reçu environ 10 000 t[43]. Peu de données scientifiques (méta-analyses en particulier) sont alors disponibles quant aux effets en matière de santé environnementale[43]. Vers 2015, environ 1,5 million de tonnes de micro- et nano-débris de pneus polluaient ainsi l'environnement[51], soit 0,81 kg/an (en moyenne mondiale). Les pneus de voiture étaient la première source de microplastiques, devant les pneus d'avion (2 %), le gazon artificiel (12-50 %), l'usure des freins (8 %) et des marquages routiers (5 %)[51]. La taille de ces particules module leur respirabilité et biodisponibilité. Vers 2015, 3 à 7 % des particules en suspension (PM 2,5) de l'air provenait des pneus[51], causant environ trois millions de morts par pollution de l'air (estimation OMS, 2012)[51]. Dès les années 1970, on distingue (histogramme bimodal) : 1) un groupe de particules de 7 à 100 μm ou plus ; 2) un groupe de particules nettement plus petites (inférieures à 1 μm)[52], moins de 20 % du total, selon Cadle et Williams[53]. Plus récemment, Fauser a estimé[54] que parmi les particules de moins de 20 µm, plus de 90 % de la masse de ces particules était de moins de 1 μm (et le reste supérieur à 7 μm). Dans un environnement routier urbain fréquenté, on trouve de 1 à 10 μg de fragments de pneus par m3 d’air (2,8 μg/m3 en moyenne) soit environ 5 % du total des particules de moins de 20 μm en suspension dans l'air. En croisant ces données et de celles de Tappe et Null[55] et de Ntziachristos[56], on a calculé que les 5-7 % de ces particules sont dans la plage de taille PM10 de la fraction respirable.
Une étude (2009) montre qu'on trouve aussi dans les résidus d'usure de pneus des éléments provenant de l'asphalte. L'asphalte contient lui-même parfois aussi du caoutchouc issu du recyclage de pneus anciens[réf. nécessaire]. Additifs allergènes et/ou polluantsLes pneus contiennent de nombreux additifs (charges, antioxydants, antiozonants, accélérateurs de vulcanisation, etc.) qui varient selon les marques, les époques et les types de pneus. L'usure du pneu est source d'allergènes introduits dans la poussière urbaine et les embruns routiers. La littérature scientifique et médicale cite notamment :
Pour rendre le caoutchouc naturel ou synthétique stable aux ultraviolets et plus résistant à la chaleur, à l'usure, aux déformations et au sel de déneigement, on lui a intégré de nombreux additifs, dont des produits organiques, des métaux lourds et métalloïdes, des plastifiants, des benzothiazoles[68], des paraphénylènediamines, dont l'isopropylaminodiphénylamine, très allergènes[63],[57]. Certains de ces produits sont mutagènes[69],[70]. Certaines de ces molécules se sont montrées mutagènes in vivo et in vitro (test des comètes)[41]. Noir de carboneLe noir de carbone est la principale charge du caoutchouc (d'une taille de 50 à 600 nm ou en agglomérats de 227 μm en moyenne[71] ; 90 % de son usage mondial l'est sous forme de charge dans le caoutchouc, de pneu essentiellement[71]). Il est introduit dans le caoutchouc de pneu sous forme de très petites particules. Lors du processus de production, nombre de ces particules adsorbent des molécules organiques de type HAP[71]. Le noir de carbone est écotoxique et toxique. C'est un produit cancérigène avéré sur l'animal de laboratoire et il est supposé cancérigène par l'ARC pour l'Homme[71]. Les travailleurs exposés à ce produit ont un risque accru de cancer du poumon[72],[73],[74], mais sans que l'on ait pu montrer de relation dose-effet (et une étude allemande n'a pas mis en évidence d'augmentation de risque de cancer de l'estomac, du poumon ou du larynx chez les ouvriers exposés d'une usine[75]). Métaux et métalloïdes
Un environnement acide aggrave le relargage de métaux par les particules issues de l'usure des pneus[41], or la pollution automobile est elle-même inacidifiante. Polluants organiques et aromatiquesHAP et COV : après la pluie, les lixiviats de divers matériaux très utilisés par l'industrie automobile contiennent et diffusent des AP, alkylphénols éthoxylés et BPA sont retrouvés dans l'eau de ruissellement[88]. Les HAP sont très présents dans les pneus, au moins jusqu’au milieu des années 2000-2010 en raison de l’utilisation par les fabricants d'hydrocarbures hautement aromatiques (huile HA)[43]. Les toxicologues spécialistes de ces questions espéraient qu'en Europe l’étiquetage environnemental des pneus aurait pu rendre les HAP moins fréquents et/ou moins abondants dans les pneus neufs[43], mais cet étiquetage (obligatoire depuis 2012, après avoir été négocié avec les fabricants) n'a finalement retenu que 3 paramètres (rendement énergétique, capacité de freinage sur sols mouillés et niveau sonore). Il n'indique rien sur les ingrédients toxiques ou non du pneu. Les huiles hautement aromatiques sont supposées être moins utilisées[43] mais si c'est le cas des HAP continueront à sourdre du caoutchouc des pneus anciens et/ou portés par des véhicules non-européens. De très faibles doses induisent un effet subléthal chez la truite : en 2003, Stephensen et al. ont montré que les HAP de pneus induisentt une activité d'éthoxyrésorufine-O-dééthylase (EROD) délétère sur la truite arc-en-ciel[89],[90]. Des truites placées dans des bassins avec un pneu contenant des huiles HA dans la bande de roulement ou un pneu sans huiles HA présentent toute une induction[91] du cytochrome P4501A1 (CYP1A1) dès 24 h. Des analyses de la bile de poissons exposés y montrent des HAP hydroxylés et des composés azotés aromatiques prouvant que ces composés sont bien absorbés à partir de l'eau par ces poissons[89]. Après 15 jours d'exposition, l'activité EROD et l'ARNm du CYP1A1 reste élevée et un peu plus intense chez les poissons exposés au HA que chez les autres[89]. Ont été notés dans les 2 groupes une activation des antioxydants et des anomalies du taux de glutathion total dans le foie, de la glutathion réductase hépatique, de la glutathion S-transférase et de la glucose-6-phosphate déshydrogénase ; plus nettement dans le groupe exposé aux HA. On a montré en 2005 que des troubles comparable apparissent chez des truites placées dans des aquariums alimentés en eau par des tuyaux en caoutchouc contenant deux additifs courants (2-mercaptobenzothiazole ou MBT et diphénylamine ou DPA et des composés structurellement proches), qui semblent en cause, et qui sont également retrouvévés dans la bile des poissons[92]. Dans ce cas, les mesures de Vitellogénine n'ont pas indiqué d'effet œstrogénique[89]. Perturbateurs endocriniensDes perturbateurs endocriniens (et des composés sources de lésion du foie)[93] sont dispersés par l'usure (et à partir des granulés ou « poudrette » de pneus introduits dans les pelouses synthétiques de terrains de sport artificiels[65]). Une étude récente (2017) a exposé des fragments de pneus à des tests de lixiviation au méthanol et à l’eau[88], montrant que les pneus libèrent dans l'environnement (l'eau de ruissellement routier notamment) deux perturbateurs endocriniens :
Dans les années 2010, ces produits sont désormais trouvés dans toutes les eaux de ruissellement urbaines[88]. ÉcotoxicologieDepuis les années 1990, des chercheurs plaident pour des études interdisciplinaires et pour une modélisation de la pollution associé à la gestion des pneus usés[94]. On a montré (2006) que les substances relarguées par les pneus se montrent toxiques pour la daphnie (espèce modèle courante en toxicologie)[95] et en 2009 qu'ils peuvent être retrouvés « dans tous les compartiments environnementaux, dont l'air, l'eau, les sols / sédiments et le biote »[96] ; les taux maximaux (PEC[97]) de microparticules issues de l'usure des pneus dans les eaux de surface varient de 0,03 à 56 mg/l, grimpant de 0,3 à 155 g/kg de matière sèche dans les sédiments, deux milieux où ils peuvent être absorbés par des animaux, filtreurs notamment[96]. Une étude basée sur Ceriodaphnia dubia et Pseudokirchneriella subcapitata a cherché à calculer la PNEC (en anglais : Predicted No Effect Concentrations) et le ratio PEC/PNEC pour l'eau et les sédiments[96]. Ce ratio dépassait la valeur 1, ce qui signifie que ces particules présentent un risque pour les organismes aquatiques, suggérant qu'il serait utile de traiter ou gérer les particules de pneus usés notamment dans les eaux de ruissellement routières et urbaines[96]. En 2009, divers tests écotoxilogiques en laboratoire (sur l'algue Pseudokirchneriella subcapitata, deux crustacés : Daphnia magna, Ceriodaphnia dubia, et sur un poisson Danio rerio) ont confirmé ces risques à moyen et long termes pour trois types différents de pneus, aux concentration attendues dans l'environnement, ces effets écotoxiques et reprotoxiques ayant été attribuée au zinc d'une part et aux composés organiques lixiviés[50]. Distinction pneumatiques été/hiverPlusieurs études ont montré que les teneurs d'un pneu en produits toxiques ou écotoxiques varient significativement selon la marque, le type de pneu, son âge ou son pays de fabrication. En outre une importante différence existe entre pneus d'été et pneus d'hiver. Ainsi la Suède fait partie des dizaines de pays nordiques (ou d'altitude) qui utilisent des pneus d’hiver en saison froide. En 2005 des chercheurs se sont demandé si les deux types de caoutchouc présentaient des toxicités différentes : ils ont exposé des daphnies à de l'eau dans laquelle avait macéré durant 72 h des râpures de douze pneus de voitures (marques choisies au hasard mais comprenant des pneus d’été et d’hiver). Des effets toxiques sont apparus chez la moitié des daphnies exposées dès les vingt-quatre premières heures pour un lixiviat de 0,29 à 32 g de pneu râpé par litre d’eau, et dans les 48 h pour des lixiviats moins concentrés (0,062 5 à 2,41 g/l d’eau) ; et les pneus d'été étaient plus toxiques que ceux d'hiver. Après l'exposition de 48 h, les daphnies ont été exposées à la lumière UV durant 2 h afin de tester la présence éventuelle de composés phototoxiques. Après activation UV, les CE50 variaient de 0,062 5 à 0,38 g/l. Quatre des douze pneus ont présenté une forte photoactivation (toxicité plus que décuplée). Cette étude a montré que les méthodes d’évaluation de la toxicité des pneus devraient mieux tenir compte de la variété des pneus (été/hiver y compris) et d’une potentialisation par les UV solaires, notamment pour établir l'étiquetage environnemental des pneus de voiture, qui sans cela pourrait être affecté de grave biais d’évaluation. Émissions de CO2Les grands manufacturiers se sont engagés dans des programmes de recherche pour réduire la résistance au roulement, sans entamer le potentiel d'adhérence du pneu, surtout en cas de pluie, ce qui était le cas des premiers pneus verts dans les années 1990. L'objectif des manufacturiers est que les pneumatiques contribuent pour 6 % des 120 g/km de réduction des émissions de CO2 fixés par la Commission européenne pour 2012. Les recherches portent entre autres sur l'introduction de nouvelles silices dans la gomme (Michelin) et sur l'utilisation de nouveaux matériaux d'origine végétale sous forme de nanoparticules (Goodyear). Perspectives : matériaux alternatifs ou écologiquesLa biomimétique recherche des substituts plus écologiques aux plastiques et caoutchoucs. En 2019, un article publié par Acta Biomaterialia a montré que les tissus souples de la face ventrale du homard sont si résistants et élastiques qu'ils peuvent être comparés au caoutchouc industriel utilisé pour fabriquer les pneus, mais fabriqué à température ambiante et sans produits toxiques. Il s'agit d'une forme de chitine composée à environ 90 % d'eau (ce qui la rend particulièrement élastique et solide. Elle est agencée en feuillets d'épaisseur microscopique dont l'orientation des fibres varie pour chaque feuillet ; un peu comme dans un contreplaqué)[98]. Fin de vie.jpg)    Le recyclage des pneus consiste à les réutiliser dans des filières de revente d'occasion et de pneus rechapés ou à en réutiliser la matière ; la valorisation des « pneus usagés non réutilisables » (PUNR) désigne la récupération et valorisation — dans le pneu usagé — de matériaux (caoutchouc, acier), ou de molécules énergétiques (gaz, huile) ou de produits chimiques réutilisables. Le recyclage s’appuie sur l'une des trois approches suivantes :
Le principe de hiérarchisation des usages et des valorisations veut en Europe que dans la gestion des déchets, l'incinération sans valorisation énergétique soit la dernière voie d’élimination choisie, quand le recyclage et d’autres formes de valorisation ne sont plus possibles dans les conditions techniques et économiques du moment. Quand le pneu ne peut être recyclé, d’autres formes de valorisation sont alors possibles :
Les autres solutions de recyclage et de « valorisation » des pneus en fin de vie sont :
Notes et référencesNotes
Références
AnnexesArticles connexes
Liens externes
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