Maîtrise des concentrations en polluants dans l'habitacle d'un véhicule et de son odeur à neuf via le développement d'une méthodologie de diagnostic in-situ des émissions de COV

Control of pollutant concentrations in the passager compartment of a vehicle ans its "smell of new cars" through the development of an in-situ methodology for the evaluation of VOC emissions

• Auteur / Autrice : Lorène Beauvais
• Direction : Nadine Locoge, Marie Verriele-Duncianu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique - Chimie
• Date : Soutenance le 14/12/2020
• Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Groupe PSA
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Juliette Quartararo, Thierry Langlet, Géraldine Savary
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Michel Guillot, Anne-Claude Romain

Mots clés

Mots clés libres

Odeur

Cov

Habitacle

Emission

Matériaux

Odor

Voc

Car cabin

Emission

Materials

Résumé

La qualité de l’air habitacle se définit selon 2 aspects : un aspect sanitaire lié à la présence de COV dans l’habitacle pouvant induire une toxicité chronique et/ou aigüe et un aspect « bien-être » lié à la présence de COV odorants dans l’habitacle, induisant une odeur, dite « odeur de neuf » plus ou moins appréciée des utilisateurs. D’après les dernières enquêtes qualité menées auprès des clients chinois, particulièrement sensibles à leur environnement, la nuisance olfactive est l’item le plus critiqué dans les véhicules. Afin de limiter au maximum leur présence, il est primordial de connaître et de caractériser l’ensemble des polluants dans l’habitacle. La maîtrise de leurs concentrations passe par la limitation des émissions des polluants par les différents constituants de l’intérieur du véhicule. Pour cela, des protocoles propres à chaque constructeur ou fournisseur de matériaux et des protocoles internationaux harmonisés permettent d’encadrer l’évaluation des émissions à l’échelle du matériau et de la pièce et la détermination des concentrations en COV dans l’habitacle. Cependant, l’application de ces protocoles est longue et coûteuse, nécessite l’utilisation de chambre d’exposition, de quelques cm3 à plusieurs m3. Par ailleurs, les conditions d’exposition choisies dans ces protocoles ne sont pas forcément représentatives de conditions particulières que peuvent subir des utilisateurs chinois. De ce fait, l’objectif principal de ce travail est de proposer une méthodologie alternative permettant d’identifier et de mesurer in-situ les émissions des pièces de l’habitacle avec une attention particulière sur des espèces potentiellement responsables d’un défaut olfactif. Les méthodes alternatives sélectionnées dans ce travail, permettant de mesurer les émissions directement dans le véhicule en surface des matériaux d’intérêt ont recours à (1) la cellule d’essai d’émission (ou cellule FLEC), associée à des dispositifs de prélèvement actifs et (ii) aux préleveurs surfaciques passifs (Passive Flux Samplers) dont l’utilisation ne nécessite aucune alimentation ni dispositif de prélèvement externe.La thèse se décompose en 2 parties principales : une partie apportant des éléments de validation métrologique mettant en regard la méthodologie FLEC vis-à-vis de la mise en œuvre de chambre d’exposition et les méthodes alternatives entre elles afin de définir la cohérence entre ces 3 méthodologies ; une partie sur l’influence des conditions environnementales sur les comportements des émissions de pièces et ses conséquences sur la qualité olfactive d’un habitacle afin de mettre en évidence quelles sont les espèces et les pièces à l’origine d’un défaut olfactif dans des conditions de température et d’humidité variées.

Cabin air quality is defined according to 2 aspects: a health aspect related to the presence of VOCs in the cabine that can induce chronic and-or acute toxicity and a well-being aspect related to the presence of odorous VOCs in the cabin, inducing an odor, called « new smell » more or less appreciated by users. According to the quality surveys conducted among Chinese customers, who are particularly sensitive to their environment, olfactory pollution is the most criticized item in vehicles. In order to limit their presence as much as possible, it is essential to characterize all the pollutants in the passenger compartment. Controlling their concentrations involves limiting pollutant emissions from the various components of the vehicle interior. To do this, specific protocols from materials manufacturers or part suppliers and international harmonized protocols provide a framework for assessing emissions at the material and part level and determining VOC concentrations in the passenger compartment. However, the application of these protocols is long and costly, requiring the use of exposure chambers ranging from a few cm3 to several m3. Moreover, the exposure conditions chosen in these protocols are not necessarily representative of the particular conditions that may be experienced by Chinese users. Therefore, the main objective of this work is to propose an alternative methodology to identify and measure in-situ emissions from the parts, with a particular attention on species potentially responsible for an olfactory defect. The alternative methods selected in this work, allowing the mesurement of emissions directly in the vehicle on the surface of the materials of interest are (i) the emission test cell (or FLEC cell), associated with active sampling devices and (ii) passive surface samplers (Passive Flux Samplers) whose use does not require any power supply or external sampling devices.The thesis is divided into 2 main parts : a part bringing elements of metrological validatin comparing the FLEC methodology with the implementation of exposure chamber and the alternative methds them in order to define the coherence between thes 3 methologies ; a section on the influence of environmental conditions on the behavior of part emissions and its consequences on the olfactory quality of a passenger compartment in order to highlight which species and parts are the cause of an olfactory defect under various temperature and humidity conditions.