L’ammoniac est un gaz présent à l’état naturel qui dégage une odeur âcre et irritante. Il s’agit d’un composé chimique gazeux incolore, à base d’hydrogène et d’azote. Il est reconnaissable à sa forte odeur, suffocante et piquante. Sa formule moléculaire est « NH3 ». L’ammoniac est un gaz très réactif et irritant formé d’azote et d’hydrogène. Il ne faut pas le confondre avec l’ammoniaque, dont la formule est « NH4OH », et qui renvoie à la forme liquide du premier, après sa dissolution dans l’eau. On parle de solution aqueuse basique de l’ammoniac. Il s’agit d’un puissant produit détachant et désinfectant.
Propriétés physico-chimiques et origine naturelle
L’ammoniac existe naturellement dans le corps humain, où il joue le rôle de synthétiseur des acides aminés ainsi que des nucléotides. Dans l’environnement, le NH3 est formé à partir de la décomposition de matières organiques ou de bactéries présentes dans le sol. L’ammoniac est hygroscopique, c’est-à-dire qu’il absorbe l’humidité. Il a une odeur âcre et son gaz est irritant. Très corrosif, il s’attaque aux métaux. Au contact de la peau, il peut provoquer des irritations et des brûlures.
L’ammoniac est un gaz produit en milieu naturel au cours de la transformation de l’urée des produits organiques en ion ammonium sous l’action de microorganismes. C’est la synthèse, par ces bactéries et levures, d’une enzyme : l’uréase, qui permet cette production. Cette volatilisation de l’ammoniac dans l’air sera plus ou moins rapide en fonction du pH du sol (ralentie en sol acide) et de la température. Plus la température sera élevée, comme en été ou dans un climat tropical, plus la production d’ammoniac sera élevée. À l’origine, la production d’ammoniac est donc un phénomène naturel. L’ammoniac est issu de processus biologiques essentiels et ne pose pas de problème à de faibles concentrations.
Applications industrielles et agricoles
L’industrie est le principal secteur d’application du NH3. Ses applications sont nombreuses : il sert à la conception d’engrais, de fibres textiles ou encore d’explosifs. 80 % de l’ammoniac produit sert à la fabrication d’engrais azoté pour l’agriculture. Directement injecté dans le sol, l’azote favorise grandement la croissance des plantes. L’ammoniac est utilisé comme gaz réfrigérant dans l’industrie. Il peut intervenir dans la fabrication de plastiques, tissus ou pesticides. Le NH3 est aussi le produit de base dans la synthèse de l’acide nitrique utilisé dans la fabrication d’explosifs, comme le TNT. Entre des mains farceuses, l’ammoniac peut même se transformer en boule puante.
Ammonia synthesis How does it work
La dynamique des engrais azotés et la volatilisation
La volatilisation de l’ammoniac des terres agricoles est une perte d’azote pour la croissance des plantes. L’ammoniac réagit avec l’humidité de l’air pour former de l’ammonium (NH4). Les apports d’engrais minéraux sont la cause de 22% des émissions d’ammoniac d’origine agricole de l’UE. Celles-ci sont dues à la transformation de l’ammonium dissous dans le sol en ammoniac gazeux. L’intensité de transformation dépend du niveau du pH et de la température du sol. Plus ces derniers sont élevés, plus l’ammonium se transforme en ammoniac perdu dans l’atmosphère.
Les engrais azotés minéraux sont soit composés d’ammonium (sulfate d’ammonium, sulfonitrate d’ammonium, nitrate d’ammonium haut ou bas dosage) soit convertis en ammonium dans le sol après épandage (urée et solution azotée). L’urée et les engrais contenant de l’ammonium sont donc soumis à des pertes potentielles d’ammoniac. L’hydrolyse de l’urée en ammonium augmente temporairement le niveau de pH du sol dans l’environnement immédiat de l’engrais.
Avec des températures supérieures à 15 °C, l’hydrolyse de l’urée est rapide et les concentrations locales d’ammoniac dans le sol augmentent, facilitant la volatilisation. Des températures inférieures à 8 °C ralentissent la transformation de l’urée en ammonium, puis celle de l’ammonium en nitrate (nitrification), maintenant une concentration élevée en ammonium favorable à la volatilisation. Des conditions sèches réduisent la diffusion de l’ammonium dans le sol et facilitent aussi sa volatilisation. En revanche, des pluies après l’apport réduisent la volatilisation.
En France, l’urée (44.7 %) et la solution azotée (35.3%) sont de très loin les principaux contributeurs totalisant 80% des émissions. Outre l’industrie chimique, notamment lors de la fabrication d’engrais, c’est l’intensification des méthodes de production agricole qui est à l’origine de la majorité des émissions d’ammoniac. En effet, l’utilisation importante d’engrais chimiques contenant de l’azote, en premier lieu l’urée, dégage de l’ammoniac par volatilisation lors de la transformation en nitrate.
Élevage intensif et gestion des déchets
94% des émissions d’ammoniac dans l’UE proviennent de l’agriculture. Les effluents d’élevage génèrent de grandes quantités d’ammoniac (bâtiments d’élevage, stockage et épandage des effluents). Ils sont à l’origine de 75% de toutes les émissions d’ammoniac d’origine agricole de l’UE. La décomposition des urines et des fientes dégage de l’ammoniac quelle que soit l’espèce en production. Mauvaise odeur au départ, la concentration d’ammoniac peut devenir toxique en cas d’une trop forte inhalation lors du travail dans ce type d’élevage. En dehors de l’agriculture, nous pouvons également noter que le traitement de nos déchets dans les stations d’épuration est également l’une des sources de ce dégagement atmosphérique.
Impacts environnementaux et risques sanitaires
L’ammoniac sous toutes ses formes est toxique. Mortel à haute dose, ce produit peut causer, par ingestion ou au contact, des brûlures, des douleurs abdominales et des évanouissements. Ainsi, il est conseillé de diluer le produit dans une grande quantité d’eau avant une utilisation domestique. L’ammoniac est aussi responsable de l’eutrophisation, une forme naturelle de pollution, créée par l’accumulation de nutriments. De plus, lorsqu’il est rejeté dans l’atmosphère, l’ammoniac est à l’origine d’une grande partie de l’acidification de l’eau et du sol.
Après la forme diazote, c’est le gaz ammoniac qui est la source d’azote la plus importante dans l’air. Composé de 3 atomes d’hydrogène, le rejet atmosphérique d’ammoniac charge l’eau de pluie en acidité. Avec l’augmentation des émissions liées aux activités humaines, le gaz ammoniac est devenu l’une des principales causes de l’acidification des sols, alors qu’originellement c’est un phénomène naturel. L’ammoniac se combine avec d’autres polluants atmosphériques tels que l’acide sulfurique et l’acide nitrique pour former des particules secondaires (PM10). Celles-ci peuvent stagner dans l’air pendant plusieurs jours et voyager sur de longues distances.
En 2010, la France était, avec 649 kilotonnes, le premier émetteur d’ammoniac de l’Union européenne. Les émissions d’ammoniac sont un fléau environnemental et une perte d’unités d’azote utiles pour la croissance des plantes. La pollution ammoniacale provenant de l’agriculture représente un coût élevé pour la collectivité. Sachant que l’urée est la solution minérale azotée la plus utilisée dans le monde, ce dégagement gazeux concerne tous les continents. Les pays tropicaux en conditions humides et à températures élevées voient leur dégagement gazeux être aussi important que les pays industrialisés.
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