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Patrouille de smog
Alors que son avion atterrit, le professeur du MIT et lauréat du prix Nobel Mario Molina regarde par la fenêtre, regardant le ciel passer du bleu au brun. Un épais nuage de fumée et de poussière menace la ville en contrebas, et Molina peut voir des dizaines de voitures, de camions et de bus cracher des gaz d'échappement dans le ciel. Une fois au sol, il sort et sent immédiatement ses poumons brûler. Il distingue à peine l'anneau de montagnes à l'horizon brumeux. Alors Molina sait qu'il est à Mexico, sa ville natale et l'une des villes les plus polluées au monde.
Cette scène se répète plusieurs fois par an. Molina se rend fréquemment à Mexico pour étudier des stratégies efficaces de contrôle de la pollution atmosphérique. Il est l'un des dirigeants d'une équipe de recherche issue du programme intégré du MIT sur la pollution atmosphérique urbaine, régionale et mondiale, dirigé par son épouse, Luisa, de la Harvard School of Public Health et d'autres institutions américaines, mexicaines et européennes. Grâce au financement du MIT, du gouvernement mexicain et de la National Science Foundation, les chercheurs mesurent la pollution provenant de différentes sources et dans différents quartiers de la ville et utilisent ces informations pour aider à élaborer des approches de contrôle de la pollution. Leur objectif est de trouver des solutions viables pour Mexico et de les utiliser comme modèle pour lutter contre la pollution de l'air dans d'autres mégapoles.
Le mess à Mexico
Avec près de 20 millions d'habitants, Mexico est la deuxième agglomération du monde (après Tokyo). Plus de 3,5 millions de véhicules et environ 35 000 industries y coexistent, produisant chaque jour des milliers de tonnes de polluants. En raison du climat chaud et de la haute altitude, les polluants s'accumulent dans la vallée, piégés par les montagnes environnantes, et la lumière du soleil les transforme chimiquement en d'autres composés plus dangereux qui s'accumulent dans l'atmosphère et forment le smog. Contrairement aux grandes villes américaines, dans lesquelles les concentrations de certains polluants ne dépassent les limites acceptables que quelques fois par an, Mexico dépasse ces limites près de 300 jours par an. La ville s'étouffe.
Il y a quelques décennies, le problème était encore pire. Pour le combattre, le gouvernement mexicain a mené une campagne agressive de gestion de la qualité de l'air au cours des années 1990, réduisant considérablement la pollution et les niveaux de composés toxiques, tels que le plomb utilisé dans le carburant. Cependant, certaines des mesures de contrôle proposées étaient trop coûteuses à mettre en œuvre. En conséquence, la population est toujours exposée à des concentrations dangereuses de polluants atmosphériques.
Le problème n'a pas de solution unique et immédiate. Des stratégies efficaces doivent équilibrer les facteurs économiques, sociaux et technologiques, car des mesures telles que les restrictions à la circulation des véhicules ont un impact direct sur l'économie et sur la mobilité des personnes. Le défi est de faire baisser la pollution alors que la ville continue de croître, explique Molina, qui a remporté le prix Nobel de chimie en 1995 pour avoir aidé à révéler que les gaz chlorofluorocarbonés, autrefois utilisés comme propulseurs dans les bombes aérosols et comme réfrigérants dans les climatiseurs, étaient détruire la couche d'ozone de la terre.
La recherche sur le smog menée par le groupe Molinas est à la base de l'aspect de planification stratégique d'un programme de gestion de la qualité de l'air sur 10 ans pour la ville. Le groupe aide les décideurs politiques mexicains à répondre à des questions telles que : Quelles améliorations sont financièrement réalisables et n'affecteront pas la productivité et la mobilité ? Quels polluants et sources faut-il cibler ? Le gouvernement devrait-il imposer des restrictions sur l'âge des véhicules, modifier la composition des carburants ou fermer des usines industrielles à proximité de la ville ? Pour aider à répondre à ces questions, l'équipe utilisera les données qu'elle a recueillies sur les polluants pour améliorer son modèle informatique atmosphérique, qui simule la chimie de l'air et montre ce qui se produirait si différentes variables étaient modifiées. Nous avons besoin d'un outil pour évaluer ce que les différentes stratégies proposées feront. C'est un outil pour répondre à des questions de simulation, explique Molina, maintenant professeure à l'Institut. De cette façon, nous pouvons prioriser les mesures, trouver les plus efficaces.
Le Mexique n'a jamais mené une telle évaluation atmosphérique auparavant, selon Adrin Fernndez, directeur général de la recherche sur la pollution urbaine, régionale et mondiale à l'Institut national d'écologie, la branche de recherche du ministère mexicain de l'Environnement. C'est la première fois qu'autant de personnes de différents domaines travaillent de manière coordonnée pour approfondir les racines du problème, dit Fernndez.
Laboratoire mobile
L'équipe du MIT a commencé ses travaux en 1999 en menant des études préliminaires pour évaluer diverses stratégies de contrôle de la pollution atmosphérique. Les chercheurs ont essayé d'utiliser leur modèle informatique pour simuler la chimie atmosphérique, mais ils se sont heurtés à un mur : le manque de données fiables sur les sources de pollution. Sans savoir d'où venait la pollution, quand les polluants étaient à leur pire au cours de la journée et de l'année et quelles régions de la ville souffraient le plus de pollution, entre autres facteurs, ils ont eu du mal à évaluer les scénarios hypothétiques de contrôle de la pollution.
Ce besoin de données précises a conduit à une campagne complète de mesure sur le terrain de cinq semaines visant à identifier les niveaux et les sources de pollution avec un degré de spécificité jamais atteint auparavant. La campagne s'est achevée au printemps dernier. Plus de 30 institutions aux États-Unis, au Mexique, en Allemagne, en Suisse et en Suède y ont participé. L'effort a nécessité une grande coordination logistique et une masse d'équipements sophistiqués.
Au premier rang des outils de recherche figurait une camionnette transportant pour 1,5 million de dollars d'instruments de pointe pour identifier les gaz et les particules et mesurer leurs concentrations en temps réel. (Les méthodes de mesure conventionnelles, dans lesquelles les filtres en papier sont exposés à la pollution puis analysés en laboratoire, prennent généralement des heures, voire des jours.) Ce laboratoire mobile, développé par Billerica, Aerodyne Research basé à MA, a chassé des voitures, des taxis, des camions, bus, et colectivos-microbus de 22 places-pour mesurer leurs émissions. La camionnette était également équipée d'un récepteur du système de positionnement global, d'une caméra et d'un indicateur de vitesse, afin que les chercheurs puissent corréler les émissions mesurées avec les caractéristiques de chaque véhicule et avec les conditions de conduite.
C'est comme une chasse, explique Linsey Marr, une postdoctorante qui a participé à la campagne sur le terrain. Vous conduisez et lorsque vous voyez un véhicule que vous voulez chasser, vous essayez de rester juste derrière lui, en le suivant suffisamment près pour que d'autres véhicules ne s'interposent pas. Les chercheurs dans la camionnette, un à côté du conducteur et trois à l'arrière ont gardé les yeux sur plusieurs écrans, applaudissant lorsqu'ils se sont placés derrière un gros camion diesel sale et qu'un pic est apparu dans le graphique surveillant la concentration de dioxyde de carbone. Cela signifiait qu'ils étaient juste dans le panache du camion.
Mais il n'a pas toujours été facile de chasser les pollueurs. Certains chauffeurs de camion se méfiaient d'être suivis par une camionnette avec d'étranges instruments qui en sortaient. Ils se sont garés sur le côté de la route et se sont arrêtés. Et suivre des chauffeurs de taxi intrépides autour de Mexico était presque sans espoir. En fin de compte, l'un des chercheurs a dû héler un taxi et demander au conducteur de bien conduire lentement.
Parfois, les chercheurs ont garé la camionnette pendant un ou deux jours dans une région particulière de la ville pour obtenir des mesures plus précises pour cette zone. Ils ont ainsi construit une carte détaillée de la pollution dans la ville. La campagne de terrain a également consisté à prendre des mesures au siège du projet, volontairement situé dans une zone fortement polluée. Les données recueillies là-bas et dans la camionnette contribueront à terme à de meilleures prévisions de la chimie atmosphérique.
Par John MacNeill.
Premiers résultats
Jusqu'à présent, les mesures ont révélé des concentrations extrêmement élevées de polluants tels que l'ozone et ce qu'on appelle les particules. Dans la stratosphère, l'ozone bloque les rayons ultraviolets nocifs du soleil, mais au niveau du sol, c'est un gaz toxique qui irrite les poumons. Les particules (particules microscopiques de carbone et d'autres composés) sont encore plus dangereuses, car elles pénètrent profondément dans les poumons et peuvent provoquer de graves maladies respiratoires. Une réduction de 10 % de la concentration de particules fines représenterait un avantage pour la santé de l'ordre de 2 milliards de dollars par an en réduction des coûts hospitaliers et des pertes de productivité, selon le groupe de la Harvard School of Public Health.
De plus, les chercheurs ont détecté pour la première fois certains produits chimiques dans l'air de Mexico. Ces substances toxiques, formées lorsque les émissions des véhicules à moteur se décomposent dans l'atmosphère en présence de la lumière du soleil, n'avaient auparavant été détectées que dans des études de laboratoire. Ils ont également observé une activité chimique inhabituelle, rarement observée dans d'autres zones urbaines, dans un groupe de composés cancérigènes appelés hydrocarbures aromatiques polycycliques.
Les membres du groupe commencent à peine à analyser les centaines de gigaoctets de données qu'ils ont collectés. Avec des informations précises, ils espèrent améliorer leurs modèles de pollution et leurs scénarios de projet pour différents types de stratégies de contrôle de la pollution à Mexico. Par exemple, quel est l'impact, disons, de l'amélioration des transports publics ? Ou faire respecter la réglementation sur l'âge maximum des taxis et des microbus ? Nous ne faisons pas cela uniquement à cause de la science, déclare Luisa Molina, qui a coordonné la campagne sur le terrain. Beaucoup de ces expériences sont des questions politiques que nous voulons savoir.
À terme, les chercheurs espèrent que leurs travaux à Mexico aboutiront à une solution adaptable à d'autres mégalopoles polluées, notamment celles des pays en développement. Beaucoup de ces villes, comme So Paulo, Bangkok et Pékin, sont toujours en croissance et ne peuvent pas se permettre des mesures ou des recherches antipollution coûteuses. Le projet dirigé par le MIT pourrait leur donner une compréhension du problème qu'ils ne pourraient jamais résoudre seuls.
Il faudra peut-être plusieurs années avant que tous les résultats du projet de Mexico soient disponibles et que la population en ressente les effets réels. Mais Mario Molina est convaincu que le travail portera ses fruits. Cela se produit déjà dans une certaine mesure, dit-il. Nous accélérons simplement le processus, en nous assurant que tout fonctionne correctement. Peut-être que dans quelques années, lorsque Molina volera à nouveau vers sa ville natale, l'épais nuage brun qui recouvre la ville aura disparu.