Comment fonctionne un catalyseur?

Le moteur à combustion interne nous a prodigué de grandes libertés en matière de mobilité pendant plus d’un siècle, mais il est évident que les déchets qu’il rejette dans l’environnement sont néfastes pour notre santé et celle de mère Nature. Voilà pourquoi les constructeurs d’automobiles, conformément à des normes antipollution de plus en plus sévères, ont dû s’adapter au fil du temps afin de concevoir des véhicules moins nocifs pour l’environnement.

Le pot catalytique, aussi connu sous le terme catalyseur, a joué un très grand rôle dans la réduction des émissions de monoxyde de carbone et d’autres particules toxiques émises par les véhicules thermiques. Mais comment fonctionne cette technologie au juste? Voici quelques explications.

Quand le catalyseur a-t-il été inventé?

Bien que le déploiement à grande échelle du pot catalytique en Amérique du Nord se soit surtout manifesté durant les années 1970 au même moment que la crise pétrolière, les premiers exemples de la technologie remontent à la fin du 19^e siècle, en France, au tout début de l’invention de l’automobile.

Il s’agissait toutefois de produits exclusifs et expérimentaux. C’est surtout l’ingénieur en mécanique français, Eugène Houdry, qui a poussé le concept plus loin en s’intéressant aux émissions polluantes des moteurs thermiques. Les premières applications du catalyseur à usage régulier — nommé « cats » à l’époque — ont d’abord vu leur utilité durant les années 1950 dans des applications industrielles comme de la machinerie, des chariots élévateurs à essence, notamment.

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Un peu plus tard, M. Houdry s’est intéressé à l’industrie de l’automobile où il voyait un besoin flagrant. C’est en adaptant sa technologie à des véhicules d’occasion qu’il s’est fait connaître pour son invention qui a mérité le brevet 2 742 437 émis par le Bureau américain des brevets et marques.

C’est toutefois en 1975, aux États-Unis, pour se conformer aux nouvelles normes antipollution de l’Environmental Protection Agency (EPA) introduites en 1975 que le premier pot catalytique susceptible d’être commercialisé à grande échelle pour l’industrie de l’automobile a été inventé.

Aujourd’hui, tous les véhicules thermiques neufs vendus sur notre marché doivent être équipés d’un pot catalytique pour être autorisés à circuler. Si un patrouilleur routier constate que votre véhicule n’est pas équipé d’un catalyseur conforme à la loi, il doit le soumettre à une inspection mécanique et, même, le retirer de la route.

Comment fonctionne un catalyseur?

Le pot catalytique est habituellement installé à la sortie du moteur à même le système d’échappement d’un véhicule thermique. Il fait partie intégrante de tout le système d’échappement, c’est-à-dire qu’il absorbe les substances nocives du moteur avant qu’elles ne soient acheminées au pot d’échappement.

On le reconnaît habituellement par sa forme qui rappelle celle d’un ballon de football, mais certains modèles prennent une forme carrée ou rectangulaires. Des trous ou des fentes qui agissent comme des voûtes d’évacuation son parfois visibles à l’extérieur. Le catalyseur est généralement situé au centre du véhicule, sous les sièges avant.

Habituellement composé d’acier inoxydable, le catalyseur compte deux embouts, un pour l’entrée des gaz et l’autre pour la sortie. Dès que les gaz d’échappement entrent dans le pot catalytique, ils passent dans des conduits à l’intérieur d’une structure en nid d’abeille typiquement faite de céramique. Ces conduits sont ensuite recouverts d’une fine couche de cristaux combinant des matériaux comme l’alumine, l’oxyde de cérium ainsi que certains « métaux précieux ». Ce sont ces matériaux qui constituent les éléments dits « catalyseurs ».

Au contact des gaz émis par le moteur thermique, ces éléments déclenchent une réaction chimique qui permet de transformer les éléments les plus toxiques qu’émet le moteur en substances un peu moins néfastes. À titre d’exemple, le monoxyde de carbone, les hydrocarbures non brûlés et l’oxyde d’azote seront transformés en eau, en dioxyde de carbone et en diazote. C’est d’ailleurs la raison pour laquelle nous apercevons parfois de la vapeur ou des gouttelettes d’eau sortir du pot d’échappement d’un véhicule.

En outre, il existe divers types de catalyseurs en fonction du carburant utilisé. À titre d’exemple, si les véhicules qui carburent à l’essence priorisent le pot catalytique à 3 voies, les moteurs qui carburent au diesel nécessiteront un catalyseur nommé DOC (diesel oxidation catalyst ou catalyseur à oxydation diesel).

Quels sont les avantages et les inconvénients d’un catalyseur?

L’avantage évident d’un catalyseur est de permettre à un véhicule thermique de circuler sans émettre directement de particules toxiques pour la santé des êtres humains, de la faune et de la flore. Si l’on combine un pot catalytique de bonne qualité à un moteur thermique moderne qui a reçu une bonne mise au point — idéalement turbocompressé afin de permettre un recyclage des gaz d’échappement —, un véhicule thermique émet très peu d’émissions polluantes.

Le catalyseur nécessite toutefois un entretien. Après un certain temps ou un certain kilométrage (variable selon le modèle ou l’utilisation), le pot catalytique n’effectue plus son travail de filtration des particules comme il se doit. Étant donné que son remplacement est très coûteux, un grand nombre d’automobilistes négligent cet entretien et circulent avec des catalyseurs en mauvais état.

Enfin, en raison des métaux rares qui entrent dans sa composition, le catalyseur est très prisé par les voleurs. Voilà pourquoi le vol de catalyseurs est devenu un véritable fléau depuis quelques années. Le vol incite même certains automobilistes à carrément le retirer de leur véhicule et à le vendre sur l’après marché. Bien que de circuler sans catalyseur constitue un acte illégal, il est tout de même répandu.