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La combustion du kérosène des avions nocive pour les poumons

Des avions à l'aéroport de Bruxelles en Belgique.
À l’heure où le trafic aérien s’intensifie d’année en année, la toxicité des particules solides produites par les réacteurs d'avion reste peu étudiée. Photo: iStock
Radio-Canada

Les particules primaires de suie issues de la combustion du kérosène dans les turboréacteurs d'avions sont nocives pour les cellules pulmonaires, ont montré des scientifiques suisses.

Les particules solides dites primaires, qui sont directement émises par une source, ont un impact majeur sur la santé des personnes qui se trouvent à proximité.

Dans leurs travaux, la chercheuse en pneumologie Marianne Geiser de l'Université de Berne et ses collègues ont montré qu’une inhalation directe de ces particules solides à proximité d'un réacteur peut notamment endommager les cellules pulmonaires et causer des réactions inflammatoires.

Il s'agit d'une expérience unique au monde, qui associe les techniques de mesure des émissions à des analyses médicales dans des conditions proches de la réalité.

Benjamin Brem, EMPA

Ces effets néfastes sont également liés :

  • au régime des réacteurs;
  • à la composition du combustible;
  • à la structure des particules produites.

Le saviez-vous?

D’ordre général, les particules émises par les réacteurs d’avion sont ultrafines, inférieures à 100 nanomètres. Par comparaison, le diamètre d'un cheveu humain est d'environ 80 000 nanomètres.

Modélisation par ordinateur de poumons atteints du cancer.Des particules inhalées parviennent parfois à passer outre le système immunitaire, et risquent d'endommager les poumons et causer le cancer et certaines maladies. Photo : iStock

Dans les voies respiratoires

Une fois inhalées, les nanoparticules se déposent dans les voies respiratoires.

Habituellement, chez les personnes en bonne santé, le système immunitaire neutralise rapidement ces dépôts et les élimine des poumons.

Toutefois, si les particules inhalées, en raison de leur structure ou de leurs propriétés, parviennent à passer outre le système immunitaire, elles risquent d'endommager le tissu pulmonaire de façon irréparable.

C’est ce processus, identifié lors d'autres expériences sur les émissions de particules produites par des moteurs à essence et diesel, qui a été mis en évidence pour les particules émises par les réacteurs d'avion.

L’expérience

Les tests ont été menés à partir des gaz d'échappement émis par un réacteur de type CFM56-7B, le plus utilisé dans le monde.

Le réacteur a été testé en marche sur banc d'essai à l'aéroport de Zurich en régime de montée et au ralenti. Ce procédé est utilisé pour la certification environnementale des réacteurs d'avion.

Gros plan de la turbine sur banc d'essai avec la sonde de prélèvement d'aérosol.Gros plan de la turbine sur banc d'essai avec la sonde de prélèvement d'aérosol. Photo : Université de Berne

La composition du carburant a aussi été étudiée. Le réacteur était alimenté en kérosène conventionnel Jet A-1 ou en biocarburant. Ce carburant se compose de kérosène à 32 % de HEFA (hydrogenated esters and fatty acids) issu d'huile de friture, de graisses animales, d'algues et d'huiles végétales.

Une chambre de déposition d'aérosols développée pour les études de toxicologie par inhalation de nanoparticules a permis de déposer les particules de poussière fine formées dans des conditions proches de la réalité, sur des cultures de cellules épithéliales bronchiques, comme celles qui recouvrent l'intérieur des bronches.

Les chercheurs expliquent qu’un aérosol a ainsi pu être déposé directement sur des cellules pulmonaires humaines, ce qui, pour des raisons éthiques, n'aurait pas été possible dans le cadre d'un essai réalisé avec des cobayes humains.

Par ailleurs, les caractéristiques physiques et chimiques, mais aussi la structure des particules, ont aussi été analysées afin d’examiner s’il y a des liens entre ces caractéristiques et les effets sur les cellules.

Le saviez-vous?

En détail

Les cellules ont été exposées à l'aérosol pendant 60 minutes. Durant cette période, la masse de particules déposée allait de 1,6 à 6,7 nanogrammes par centimètre carré de surface de cellules avec le réacteur au ralenti, et de 310 à 430 nanogrammes avec le réacteur en régime de montée.

Concrètement, cela correspond pour les voies respiratoires à une dose journalière d'une atmosphère rurale légèrement polluée de l'ordre de 20 microgrammes de particules par mètre cube d'air jusqu'à une forte pollution atmosphérique, caractéristique d'une métropole (100-500 microgrammes de particules par mètre cube d'air).

En outre, les cultures cellulaires ont montré une dégradation accrue de la membrane cellulaire ainsi qu'un stress oxydatif associé à un vieillissement accéléré des cellules qui peut déclencher des cancers ou des maladies du système immunitaire.

La nocivité des particules variait en fonction de la poussée de la turbine et du type de carburant utilisé. Les valeurs les plus élevées ont été mesurées au ralenti avec un carburant kérosène ordinaire et en régime de montée avec un biocarburant.

Le détail de ces travaux est publié dans la revue Nature Communications Biology (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

Pollution

Science