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Enjeux

Un phénomène agricole

Les émissions d’ammoniac sont presque exclusivement d’origine agricole. La volatilisation de l’ammoniac en agriculture est un processus de surface. Elle correspond à l’émission dans l’air d’ammoniac gazeux (NH₃) issu de l’ion ammonium (NH₄⁺), contenu dans le produit émetteur, ou dans la solution du sol.

Cette volatilisation a lieu généralement suite aux apports d’engrais azotés organiques (déjections animales, boues, composts…), et minéraux, contenant de l’azote uréique (précurseur de l’ammonium) ou ammoniacal (NH₄+).

Les principaux facteurs influençant la volatilisation de l’ammoniac sont la quantité d’azote ammoniacal contenue dans le produit, la surface de contact entre le produit et l’air, le pH du produit, les conditions pédoclimatiques et météorologiques (température, vent, précipitation, pH du sol) au moment de l’apport ou encore la capacité d’absorption par la culture.

Si l’on considère la fertilisation azotée d’une parcelle, cette pollution est particulièrement préjudiciable pour l’agriculteur car l’azote perdu par volatilisation est autant d’azote qui ne sera pas utilisé pour la croissance des plantes, entrainant une baisse de l’efficacité des apports de produits azotés. Minimiser les pertes ammoniacales est donc une stratégie gagnant-gagnant pour l’agriculteur.

Enjeux environnementaux et sanitaires

De manière générale, la qualité de l’air est un enjeu majeur pour la santé : sa dégradation est responsable de 48 000 décès prématurés par an (Santé publique France, 2016) et son coût annuel pour la société française a été évalué à environ 100 milliards d’euros (Sénat, 2015). Les polluants atmosphériques sont également responsables d’une dégradation de la santé des animaux, des espaces naturels et des agrosystèmes.

Le NH₃ présente un enjeu majeur pour l’environnement car les substances qui résultent de ses transformations chimiques (nitrate d’ammonium par exemple) sont impliquées à la fois dans l’acidification et l’eutrophisation des milieux en raison de dépôts excessifs en milieu naturel, et dans la dégradation de la qualité de l’air. Une fois émis dans l’atmosphère, le NH₃ peut se combiner avec les oxydes d’azote issus des activités industrielles et du trafic routier pour former des particules fines (PM_2,5) dites secondaires, qui peuvent atteindre les alvéoles pulmonaires et pénétrer dans le sang, causant asthme, allergies, maladies respiratoires ou cardiovasculaire, cancers. Voilà pourquoi le NH₃ est généralement pointé du doigt lors des épisodes de pics de particules printaniers. Par exemple, les observations atmosphériques du Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (LSCE) ont montré que les PM_2,5 de type nitrate d’ammonium lors de l’épisode de pollution aux particules fines en Ile-de-France en mars 2014, s’étaient formées dans l’atmosphère à partir de NH₃ émis par les activités agricoles et d’oxyde d’azote émis notamment par le transport routier.

En ce début d’année 2020, le NH₃ et le secteur agricole sont revenus sur le devant de la scène lors de la gestion de la pandémie de Covid-19, avec l’évaluation des impacts directs et indirects des mesures de confinement sur les émissions de polluants atmosphériques. En effet, un épisode de pollution aux particules fines a été observé les 28-29 mars 2020, notamment dans les régions Ile-de-France et Grand Est. Différentes raisons peuvent expliquer cet épisode de pollution : la poursuite d’activités émettrices localement (chauffage au bois dans le secteur résidentiel-tertiaire, épandages en agriculture), le transport par le vent de particules venant de sources plus lointaines (autres pays), ou de sources naturelles. Il est important de garder à l’esprit que de tels épisodes sont le résultat de processus complexes, dont il est parfois difficile de tirer des conclusions.

Réglementations et objectifs de réduction

Différentes réglementations visant la qualité de l’air ont été mises en place aux niveaux international, européen, national, régional ou infrarégional. Parmi ces réglementations, certaines fixent des engagements de réduction d’émissions de NH₃ ou des plafonds d’émissions à ne pas dépasser.

Le premier objectif de réduction des émissions de NH₃ a été fixé par le protocole de Göteborg pour l’année 2010. Ce plafond, fixé à 780 kt NH₃, a été largement respecté, les émissions n’ayant jamais atteint ce niveau sur la période inventoriée. Amendé en 2012, le protocole propose de nouveaux objectifs plus ambitieux, avec un engagement de réduction des émissions de NH₃ de 4% en 2020 par rapport à 2005, c’est-à-dire un plafond calculé de 582 kt.

Cet objectif est repris au niveau européen dans la directive NEC (National Emission Ceilings), dont la révision en 2016 (Directive UE 2016/2284) a ajouté un objectif de réduction d’émissions de NH₃ à horizon 2030, fixé à 13% par rapport à 2005 pour la France (soit un plafond calculé de 527 kt).

Enfin cet objectif a été inclus au niveau national dans le Plan national de Réduction des Émissions de Polluants Atmosphériques (PRÉPA) adopté par le gouvernement français en 2017. Un objectif intermédiaire a été ajouté dans le PRÉPA pour 2025, correspondant à un plafond de 558 kt NH₃.

Figure 1 : Réglementations visant le NH₃ à différentes échelles

En 2018, les émissions nationales de NH₃ sont estimées, hors UTCATF, à 594 kt. Des réductions supplémentaires sont nécessaires pour atteindre l’objectif 2020 : il faudra une baisse de 12 kt entre 2018 et 2020, représentant une baisse de 2,05% entre ces deux années. Si l’on s’intéresse à la tendance entre 2016 et 2018, elle est de l’ordre de -1,4% : il s’agit donc d’accélérer le rythme de diminution des émissions de NH₃.

Pour rappel, le principal secteur émetteur de NH₃ est le secteur agricole, représentant 93% des émissions en 2018. Les émissions étant très stables sur la période, il est difficile d’anticiper l’atteinte ou non des objectifs. Différentes pistes sont cependant mentionnées dans le PRÉPA : utilisation d’engrais moins émissifs, utilisation de matériels d’épandage moins émissifs (pendillards, injecteurs, enfouissement post-épandage rapide), contrôle de l’interdiction des épandages aériens, financement de projets pilotes et mobilisation des financements (exemple des projets AGR’AIR). Un accompagnement du secteur agricole est également prévu dans le plan pour la diffusion des bonnes pratiques avec, entre autres, la diffusion en 2019 d’un guide des bonnes pratiques agricoles pour l’amélioration de la qualité de l’air composé de 14 fiches pratiques à destination des agriculteurs et des conseillers agricoles.

 

Une gestion intégrée de l’azote

Tout comme les autres composés azotés, les enjeux liés aux émissions de NH₃ doivent être pensés dans le contexte plus large du cycle de l’azote, pour éviter tout transfert de pollution. L’azote est un nutriment majeur, tant au niveau de la production d’aliments, de fibres ou encore de biocombustibles. Il se présente sous des formes variées, certaines non réactives (N₂), et d’autres, comme le NH₃, réactives, souvent perdues sous forme de pollution de l’air ou de l’eau. Depuis plusieurs années, différentes initiatives voient le jour pour favoriser une gestion intégrée de l’azote, en optimisant son efficacité d’utilisation, jugée faible à l’heure actuelle si l’on considère la chaîne complète de la fertilisation à la consommation humaine et aux déchets.

En particulier, dans le cadre de la Convention CEE-NU sur la pollution atmosphérique transfrontière à longue distance, un groupe dédié à l’azote (Task Force on Reactive Nitrogen – TFRN) a été créé pour développer des informations techniques et scientifiques afin d’élaborer des stratégies à l’échelle de la CEE-NU pour encourager la coordination des politiques de pollution de l’air sur l’azote dans le contexte du cycle de l’azote. Parmi les publications phares de la TFRN, citons le document « Option for Ammonia Mitigation » dédié aux pratiques pour réduire le NH₃ en agriculture. Plus récemment, ce groupe a été mandaté pour produire un document d’orientation sur la gestion intégrée durable de l’azote.

Ce principe de gestion intégrée des nutriments est également inclus dans le pacte vert pour l’Europe (European Green Deal), au sein de la stratégie nommée « Farm to Fork ». On peut y lire que la Commission agira pour réduire les pertes d’éléments nutritifs (dont l’azote) d’au moins 50%, tout en veillant à ce qu’il n’y ait pas de détérioration de la fertilité des sols. Cette diminution entrainerait alors une réduction du recours aux engrais d’au moins 20% d’ici 2030. Le document ne précise en revanche pas l’année prise en compte pour le niveau de référence ni les types d’engrais visés (minéraux et/ou organiques). La Commission précise qu’il sera nécessaire d’élaborer avec les États membres des plans d’action, visant entre autres à promouvoir les techniques de fertilisation de précision et des pratiques agricoles plus durables, en particulier dans les zones sensibles d’élevage.

A noter

Sont exclues du total national les émissions liées aux feux de forêt.

Tendance générale

Globalement, les émissions de NH₃ ont diminué de 9% entre 1990 et 2006 : elles sont passées d’environ 653 kt NH₃ en 1990 à 596 kt NH₃ en 2006. Depuis 2006, les émissions se stabilisent et oscillent entre 594 kt et 610 kt. Bien que ces émissions semblent graviter autour d’un point d’équilibre, il faut souligner qu’elles sont en baisse depuis 2015.

La majeure partie des émissions de NH₃ provient du secteur de l’agriculture/sylviculture : il représente, en 2018, 94% du total national. Au sein du secteur, en 2018, les principaux postes contribuant aux émissions sont en premier lieu l’apport d’engrais et d’amendements minéraux (29% des émissions du secteur), suivi de la gestion des déjections bovines au bâtiment et au stockage (26% des émissions du secteur), puis de l’apport d’engrais et d’amendements organiques (21% des émissions du secteur). Les émissions restantes se répartissent entre la pâture et la gestion des déjections des animaux hors bovins au bâtiment et au stockage.

La tendance générale est principalement dirigée par les évolutions du cheptel bovin, en particulier les vaches laitières, et par la quantité d’engrais azotés minéraux épandus.

La gestion des déjections bovines au bâtiment et au stockage est le premier poste contribuant à la baisse sur la période : les émissions de NH₃ ont diminué de 14 % entre 1990 et 2018, soit -23,8 kt, principalement du fait d’une baisse du cheptel bovin.

Vient ensuite la fertilisation azotée minérale, dont les émissions ont diminué de 9,5 kt entre 1990 et 2018, soit 6% de baisse. Pour ce poste, les variations d’émissions de NH₃ interannuelles proches (entre l’année n et l’année n+1) s’expliquent en partie par les fluctuations des livraisons d’engrais. Il est difficile de donner une règle générale mais, de manière simplifiée, les livraisons annuelles augmentent lorsque les prix des produits agricoles sont forts car les agriculteurs souhaitent maximiser leur rendement. Inversement, si les prix des produits agricoles sont bas, les agriculteurs ont plutôt tendance à limiter leurs dépenses et donc les achats de fertilisants.  Les évolutions en termes d’émissions sur ce poste sont également liées aux variations du mix des engrais utilisés. En effet, la forme des engrais influe fortement sur les émissions : l’utilisation d’engrais sous forme d’urée a progressé ces dernières années, cette forme étant globalement plus émettrice que les ammonitrates par exemple, les émissions s’en trouvent impactées à la hausse.

Concernant les autres postes agricoles, des réductions notables se retrouvent également chez les porcins, notamment du fait de la progression de l’alimentation biphase et du traitement des effluents par nitrification-dénitrification, et enfin au niveau des volailles, avec la disparition progressive jusqu’en 2006 des systèmes en fosse profondes chez les poules pondeuses (systèmes très émetteurs) et l’ajustement de l’alimentation aux besoins en azote enduisant une baisse de l’azote excrété pour certaines catégories de volailles.

Enfin, parmi les autres secteurs émetteurs de NH₃, on retrouve le transport routier, qui, malgré sa faible contribution, a connu une hausse entre 1993 et 2001 suite à l’introduction des premiers véhicules catalysés en 1993. La baisse observée depuis 2002 s’explique par l’introduction dans le parc roulant (véhicules particuliers et utilitaires légers) de véhicules de type Euro 3 et Euro 4, moins émetteurs. Cette baisse devrait cependant s’atténuer du fait de la mise en place de systèmes SCR (Selective Catalytic Reduction) sur les véhicules lourds et légers.

 

Évolution récente

Depuis 2006, les émissions de NH₃ au niveau national sont très stables. L’année 2018 correspond cependant au niveau le plus bas atteint sur la période, avec 594 kt NH₃. Cette tendance se retrouve également au niveau du secteur agricole, majoritaire dans les émissions nationales. Si l’on s’intéresse aux principaux postes contributeurs, on constate que la constance de la trajectoire depuis 2006 est la résultante d’évolutions différentes par poste.

Pour l’apport d’engrais et d’amendements minéraux, les émissions ont augmenté de 5% entre 2005 et 2018, tandis que la quantité totale d’azote minéral apportée a diminué de 3,8%. L’évolution à la hausse des émissions est ici entrainée par la progression de l’urée dans le mix des engrais azotés utilisés. Cette tendance à la hausse constatée depuis 2013 semble ralentir en 2017, avec même une légère baisse des émissions en 2018.

Les émissions liées à la gestion des déjections bovines au bâtiment et au stockage ont quant à elles légèrement diminué entre 2005 et 2018 (-3%) suivant l’évolution du cheptel bovin (-5% sur la même période).

Enfin, les émissions liées à l’apport d’engrais et d’amendements organiques ont très légèrement diminué entre 2005 et 2018 (-0,6%). Cette tendance s’explique par une baisse de l’azote épandu issu des déjections produites en France, en lien avec le recul des cheptels et le développement des stations de nitrification-dénitrification. Elle s’accompagne d’une baisse des émissions de NH₃ par unité d’azote épandue, avec l’utilisation plus importante par les agriculteurs de matériels d’épandage moins émissifs. Cependant, cette baisse est en grande partie compensée par une hausse des imports de déjections en provenance des pays frontaliers à la métropole (Belgique, Luxembourg, Pays-Bas, Italie principalement) ainsi que des émissions de NH₃ qui y sont associées.

La profession agricole entreprend des efforts de réduction des émissions. Des progrès ont déjà été accomplis par le secteur, par exemple au niveau de l’alimentation animale avec l’ajustement des apports protéiques dans les rations, au niveau du bâtiment avec la mise en place de laveurs d’air, au niveau du stockage par la couverture de fosse et au niveau de l’épandage avec l’utilisation de matériels moins émissifs. Sur ce dernier point, il est indiqué dans le PRÉPA qu’un plan d’actions devrait être mis en place pour assurer l’utilisation de matériels moins émissifs (pendillards, injecteurs) ou l’enfouissement des effluents, dans des délais adaptés, en distinguant les différents types d’effluents et leurs caractéristiques, ainsi que la nature et la taille des élevages, dans la perspective de supprimer l’utilisation des matériels les plus émissifs d’ici 2025. Ce plan devrait bientôt voir le jour.

Selon les techniques à mettre en place, les coûts associés peuvent être très importants. De tels investissements peuvent à l’heure actuelle être soutenus par le biais de plans de compétitivité et d’adaptation des exploitations agricoles (PCAE). En revanche, dans la Politique Agricole Commune actuelle (2014-2020), il n’existe pas de mesures financières ciblant exclusivement la réduction des émissions de NH₃ et l’amélioration de la qualité de l’air.

 

Et ailleurs ?

L’Agence Européenne pour l’Environnement (AEE) a publié, le 28 juin 2019, une note d’analyse sur la mise en œuvre de la directive NEC fixant les plafonds d’émission nationaux pour chaque Etat membre pour les quatre polluants visés (SO₂, NOx, COVNM, NH₃). La note comporte les données d’émission pour la période 2010-2017, ainsi qu’une évaluation des projections d’émissions pour 2020 et 2030. Les messages clés concernant le NH₃ mentionnés dans cette note sont les suivants :

• En 2017, l’année la plus récente pour laquelle des données ont été communiquées, les émissions totales de NH₃ étaient inférieures au plafond fixé pour l’UE dans son ensemble.
• Pour la quatrième année consécutive, les émissions de NH₃ ont augmenté : +0,4% entre 2016 et 2017, +2,5% entre 2014 et 2017. Ces augmentations sont dues au manque de réduction des émissions dans le secteur agricole.
• Six États membres ont dépassé leurs plafonds nationaux pour au moins un polluant en 2017 ; tous n’étaient pas conformes à leur plafond NH₃, tandis que l’un d’entre eux dépassait son plafond pour les COVNM.
• Pour respecter les engagements de réduction de 2020 pour le NH₃, des réductions supplémentaires de 2,3% sont nécessaires. Pour 2030, ces réductions supplémentaires seraient de l’ordre de 15%.
• Seize États membres ne se considèrent pas en bonne voie pour respecter leurs engagements de réduction pour 2020 pour un ou plusieurs polluants, et vingt États membres ne sont pas en voie de respecter un ou plusieurs engagements de réduction des émissions à l’horizon 2030 sur la base de leurs politiques actuelles.

 

Cette problématique de stabilité des émissions de NH₃ se rencontre également en dehors de l’Europe, avec notamment l’exemple de la Chine qui, depuis 2010, a mis en place des mesures de contrôle des émissions et surtout a mis en œuvre, dès 2013, un plan quinquennal « Clean Air Action », ce qui a permis une réduction de la majorité des émissions de polluants. Cependant, aucune mesure spécifique n’est prévu pour le NH₃, qui voit ses émissions quasiment stagner entre 2010 et 2017 (+1 %) (Zheng, B. et al., 2018).

 

En savoir plus

Directive (EU) 2016/2284 du Parlement Européen et du Conseil du 14 décembre 2016 concernant la réduction des émissions nationales de certains polluants atmosphériques, modifiant la directive 2003/35/CE et abrogeant la directive 2001/81/CE. Lien.

Ministère de la Transition Ecologique et Solidaire. Arrêté du 10 mai 2017 établissant le plan national de réduction des émissions de polluants atmosphériques (PRÉPA). Lien.

ADEME, Ministère de l’Agriculture et de l’Alimentation, Ministère de la Transition Ecologique et Solidaire, Citepa (2019). Guide des bonnes pratiques agricoles pour l’amélioration de la qualité de l’air. Lien.

Task Force on Reactive Nitrogen – TFRN (2014). Option for Ammonia Mitigation. Lien.

Commission Européenne. European Green Deal – Farm to Fork Strategy. Lien.

Agence Européenne pour l’Environnement – AEE (2019). NEC Directive reporting status. Lien.

Agence Européenne pour l’Environnement – AEE (2019). National Emission Ceilings Directive emissions data viewer 1990-2017. Lien.

Zheng, D. Tong, M. Li, F. Liu, C. Hong, G. Geng, H. Li, X. Li, L. Peng, J. Qi, L. Yan, Y. Zhang, H. Zhao, Y. Zheng, K. He, Q. Zhang Trends in China’s anthropogenic emissions since 2010 as the consequence of clean air actions Atmos. Chem. Phys., 18 (2018), pp. 14095-14111. Lien.