On appelle NOx les oxydes d'azote, principalement le monoxyde d'azote NO, le dioxyde d'azote NO₂ et protoxyde d'azote N₂O. Les dégagements de NO et de NO₂ proviennent principalement de la combustion des hydrocarbures ainsi que, dans une moindre mesure, de la combustion de la biomasse. La principale source de protoxyde d'azote est l'agriculture.

Les NOx sont considérés comme des polluants primaires. Ils font l'objet d'un suivi régulier et de normes de plus en plus restrictives. A ce jour, le taux de NOx ne prend en compte que le monoxyde d'azote et le dioxyde d'azote. Il est exprimé en "équivalent NO₂".

Le dioxyde d'azote NO₂ est un gaz toxique mortel. Le NO est également toxique à forte dose. A plus faible dose c'est un gaz irritant qui réduit la capacité d'oxygénation du sang et favorise l'asthme ou les bronchiolites.

Le NO₂ est aujourd'hui le principal responsable des pluies acides (il se dissout dans l'eau pour donner de l'acide nitrique HNO₃).

Les NOx sont des produits précurseurs de la pollution photochimique. Dans la haute atmosphère, les NOx réagissent avec l'ozone, le monoxyde de carbone CO et les composés organiques volatils (les COV dont fait partie le méthane) sous l'effet des rayons ultraviolets. Le résultat de cette réaction photochimique conduit à la production d'ozone, d'aldéhydes, de peroxyde d'hydrogène et de PAN CH₃-C(=O)-OO-NO2 (nitrates de peroxyacétyle). Le PAN est un ester nitrique de l'acide peroxyacétique CH₃-C(=O)-O-OH. L'acide peroxyacétique peut être produit directement à partir d'éthène C₂H₄ ou à partir d'acide acétique CH₃-C(=O)OH :

Il est ensuite estérifié par l'acide nitrique formé par le dioxyde d'azote dissout dans l'eau. Tous ces produits sont des oxydants photochimiques. Ils contribuent à former un smog photochimique au moment des "pics d'ozone". Outre le fait que ce smog contribue à l'effet de serre, il est également nocif pour la santé (irritation des voies respiratoires et des yeux, asthme, affections respiratoires...). Les PAN sont par ailleurs classés parmi les produits mutagènes et le peroxyde d'hydrogène H₂O₂ est un produit connu pour ses propriétés biocides.

Le protoxyde d'azote est un gaz à effet de serre puissant : sa contribution au réchauffement climatique est 300 fois plus élevée que le CO₂ à masse égale.

Peut-on réduire les émissions de NOx ?

Les fabricants de moteurs diesel, principaux émetteurs de NOx, ont travaillé dans plusieurs directions pour réduire ces émissions. La première consiste à travailler sur la combustion, et en particulier sur l'injection, avec un effet réel mais limité. Une autre voie très active s'attaque aux gaz d'échappement. Renault par exemple a investi sur un système appelé Nox-trap. Qui a pour objectif de piéger les molécules d'oxyde. Les gaz d'échappement commencent par circuler dans le pot sur un catalyseur à base de platine qui transforme le monoxyde d'azote en dioxyde d'azote. Le dioxyde d'azote réagit ensuite sur de l'oxyde de baryum pour faire du nitrate de baryum Ba(NO₃)₂ qui reste piégé dans un dispositif spécifique. Le système doit être purgé régulièrement pour régénérer l'oxyde de baryum. D'autres constructeurs, comme Peugeot, travaille sur des dispositifs de type SCR (selective catalytic reduction). Le principe de ces dispositifs consiste à réduire les oxydes d'azote pour produire du diazote et de l'eau. On utilise pour cela le plus souvent de l'urée H₂N-CO-NH₂ :

La réaction se produit à 950° sans catalyseur et à 300° avec catalyseur. D'autres dispositifs utilisent directement le pouvoir réducteur de l'ammoniac :

Ces dispositifs sont efficaces : 90% dans des conditions optimales pour le système SCR. Ce rendement descend à 70% dans les dispositifs existants. Le taux de réduction dépend en effet de la température du catalyseur et du mélange entre réducteur et oxydes d'azote. Ces dispositifs sont de plus très chers. En pratique, ils ne sont adaptés que pour des installations lourdes, des camions ou des véhicules de haut de gamme.