Réduire la pollution atmosphérique grâce à l'ammonitrate

Qu’ils soient minéraux ou organiques, les engrais contenant de l’azote uréique ou ammoniacal peuvent libérer de l’ammoniac (NH₃) par un mécanisme physico-chimique appelé volatilisation ammoniacale. Selon les données de l’ADEME et du CITEPA¹, l’agriculture est à l’origine de 97 % des émissions nationales d’ammoniac.

L’ammoniac est un précurseur du nitrate d’ammonium et du sulfate d’ammonium, polluants atmosphériques sous forme de particules d’un diamètre inférieur à 2.5 microns (PM2.5). Ces particules de petite taille, également appelées particules fines, font l’objet d’une surveillance accrue depuis plusieurs années, car elles ont un impact sur la santé et l’environnement. Leur faible diamètre leur permet, en effet, de pénétrer profondément dans l’appareil respiratoire.

Le rôle de l’ammoniac dans la pollution atmosphérique

Une fois dans l’atmosphère, l’ammoniac réagit avec les oxydes d’azote (NOx), émis principalement par les transports routiers, et les oxydes de soufre (SOx)² , provenant surtout du chauffage urbain, pour former du nitrate d’ammonium et du sulfate d’ammonium.

Les oxydes d’azote et de soufre ont une durée de vie plutôt courte dans l’atmosphère. En revanche, la persistance de l’ammoniac dans l’atmosphère est plutôt longue (une semaine ou plus).

À la fin de l’hiver et au début du printemps, la France fait régulièrement face à des épisodes de pollution aux particules fines dans les grandes agglomérations. Ces épisodes trouvent leur origine dans la conjonction d’émissions de précurseurs de particules fines et des conditions météorologiques particulières. Or cette période coïncide avec une forte activité d’épandage des engrais azotés organiques et minéraux sur les cultures, qui peuvent entraîner des pics d’émissions  d’ammoniac à cause des formes les plus émissives, comme les lisiers, l’urée et la solution azotée, largement utilisées dans certains bassins.

Grâce à sa persistance dans l’air, l’ammoniac a le temps de se déplacer vers les agglomérations où l’atmosphère printanière plutôt humide favorise la formation de nitrate et de sulfate d’ammonium atmosphériques. Il suffira alors que dans des situations anticycloniques les polluants s’accumulent dans les basses couches de l’atmosphère pour qu’ils favorisent les épisodes de pollution aux particules fines. 

Ainsi, en mars 2014 et 2015, la France a connu des épisodes avec des niveaux élevés de concentration en particules fines, avec une forte contribution du nitrate d’ammonium atmosphérique qui représentait souvent plus de 50 % de la masse de ces particules polluantes.

À travers le projet INACS (Isotopie du Nitrate d’Ammonium, Compréhension des Sources) dont les conclusions ont été rendues au second semestre 2016, l’ADEME et le CITEPA ont mis en avant le rôle primordial de l’ammoniac émis par les activités agricoles, notamment l’épandage d’engrais, dans l’apparition de ces épisodes.

Origine des émissions d’ammoniac

Si les activités agricoles sont à l’origine de 94 % des émissions d’ammoniac, l’épandage d’engrais minéraux est responsable de seulement 26 % de ces émissions selon l’ADEME, quand 74 % proviennent des activités d’élevage, principalement dans les bâtiments et lors du stockage des effluents. Selon le CITEPA (données SECTEN 2017), l’épandage et le stockage des déjections animales représentent environ 36 % des émissions d’ammoniac dues à l’élevage.

Le cumul des émissions liées à l’épandage des engrais organiques et minéraux représente une part prépondérante des émissions d’ammoniac, et peuvent, en fonction des conditions climatiques, contribuer de façon très significative à l’apparition d’épisodes de pollutions printanières aux particules fines. L’amélioration des conditions de stockage des effluents d’élevage peut nécessiter des investissements importants, comme le remplacement des buses palettes par des pendillards, ou l’utilisation d’enfouisseurs pour leur épandage. Dans le même temps, le choix de la forme d’azote minéral représente un véritable enjeu dans la survenue de ces épisodes, notamment, dans les grands bassins céréaliers proches des agglomérations.

De l’importance de la forme minérale

On sait que les pertes d’azote par volatilisation ammoniacale varient de façon importante selon la forme de l’engrais azoté minéral utilisée. Selon la version 2016 du document de référence européen, produit par le programme de coopération EMEP pour la surveillance et l'évaluation du transport à longue distance des polluants atmosphériques, l’azote apporté sous forme urée a un facteur d’émission d’ammoniac 2 fois plus important que celui de la solution azotée (50 % d’azote uréique) et 7 fois supérieur à celui de l’ammonitrate. En France, l’urée (44,7 %) et la solution azotée (35,3 %) totalisent 80 % des émissions d’ammoniac provenant des engrais.

Pas étonnant donc que le programme PREPA³, élaboré par le Ministère de la Transition écologique et solidaire pour réduire les émissions de polluants atmosphériques au niveau national et respecter les exigences européennes, préconise, en plus des bonnes pratiques (enfouissement, etc.), le remplacement de ces formes polluantes par des engrais moins émissifs, comme les ammonitrates (mesure AGRI2). Cette mesure issue du milieu agricole est probablement celle ayant le plus fort impact pour améliorer la qualité de l’air.

¹ : ADEME : Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie / CITEPA : Centre Interprofessionnel Technique d’Étude de la Pollution Atmosphérique.

² :  En Europe, depuis le début des années 1990, les concentrations en SOx ont baissé dans l’atmosphère, impliquant une moindre formation de sulfates d’ammonium.

³ : Plan de Réduction des Émissions de Polluants Atmosphérique.

Sources :

• Documents ADEME

• Revue Pollution Atmosphérique de l’APPA (Association pour la Prévention de la Pollution Atmosphérique)

• Rapport Principal PREPA

• Programme CORTEA (Connaissances, Réduction à la source et Traitement des Émissions dans l’Air)

• Étude Particules Agriculture – INRA/AgroParisTech

• Programme de Recherche expérimentaux pour l’étude des sources de PM en air ambiant – Laboratoire Centrale de Surveillance de la Qualité de l’Air

• Données SECTEN du CITEPA

Auteur : Emmanuel Diner, du magazine Agriculture-connectée