CARBURANTS

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Les biocarburants

Les biocarburants sont des composés fabriqués à partir de matières végétales (la biomasse) et utilisés dans les moteurs. Le développement important de leur production, auquel on assiste depuis 2003-2004 et qui va s'accélérant, doit permettre de répondre, au moins partiellement, à plusieurs enjeux :

– environnementaux, avec la double nécessité de réduire la pollution locale (monoxyde de carbone, hydrocarbures imbrûlés, particules) et les émissions de gaz à effet de serre (CO2), responsables pour une grande part du réchauffement climatique ;

– énergétiques, en visant à diminuer la dépendance énergétique vis-à-vis des énergies fossiles, et plus particulièrement du pétrole ;

– agricoles, en trouvant de nouveaux débouchés aux excédents produits par l'agriculture moderne.

Les filières actuelles conduisent, d'une part, pour les moteurs à essence, à la production d'éthanol, utilisé seul ou en mélange, ou encore après transformation par réaction avec l'isobutène en éther-carburant (éthyltertiobutyléther ou ETBE), et, d'autre part, à la production de biodiesel, pouvant être mélangé au gazole.

L'éthanol est fabriqué par fermentation des sucres issus de plantes sucrières (extraction à l'eau chaude des sucres des betteraves, broyage et pressage de la canne à sucre) et de céréales telles que le blé, le maïs et l'orge. L'amidon des céréales, qui est un polysaccharide, est hydrolysé en sucres monomères par voie enzymatique grâce aux actions successives de deux types d'enzymes : les amylases et les amyloglucosidases, produites à l'échelle industrielle. L'éthanol est ensuite séparé du moût de fermentation par distillation, produisant de l'éthanol à une teneur voisine de l'azéotrope (92 p. 100 de volume dans l'eau), suivie ou non d'une distillation azéotropique en présence généralement de cyclohexane, ou plutôt d'une étape de déshydratation sur tamis moléculaires, pour aboutir à de l'éthanol anhydre.

Le biodiesel est fabriqué par transestérification des triglycérides, composants majeurs des huiles végétales (colza, tournesol, soja, huile de palme), en présence de méthanol, pour aboutir aux esters méthyliques d'huiles végétales (EMHV), ou encore d'éthanol pour obtenir les esters éthyliques d'huiles végétales (EEHV). Cette réaction conduit aussi à la production de glycérol. La réaction de transestérification est effectuée en discontinu ou en continu en présence d'un catalyseur par des procédés de catalyse homogène ou hétérogène.

Le fait que les biocarburants contiennent de l'oxygène constitue un facteur favorable pour la réduction des émissions de certains polluants (monoxyde de carbone, hydrocarbures imbrûlés, particules). Par ailleurs, ces produits diminuent, dans la formulation des carburants, la teneur en constituants comme les aromatiques et les oléfines, générateurs de polluants. Cependant, il a été montré que l'utilisation des biocarburants génère plus d'oxydes d'azote (NOX).

L'éthanol présente des propriétés intéressantes pour les moteurs à allumage commandé, notamment un indice d'octane élevé et une densité voisine de celle des essences. Cependant, quelques inconvénients subsistent comme l'accroissement de la tension de vapeur du mélange qui se manifeste surtout à faible taux d'incorporation, et la démixtion en présence d'eau (l'éthanol passant de la phase essence à la phase aqueuse). Ces problèmes disparaissent en substituant l'ETBE à l'éthanol, tout en conservant un très bon indice d'octane en mélange.

Le biodiesel, en termes de densité spécifique, de viscosité et d'indice de cétane, se compare bien avec le gazole. Cela n'est pas le cas des huiles brutes végétales, non transestérifiées, qui créent, par ailleurs, des problèmes de dépôt sur les injecteurs et sur les pistons et de gommage des segments dans les moteurs.

Comparativement aux carburants classiques, l'emploi de biocarburants entraîne des diminutions de consommation (de 50 à 70 p. 100) d'énergie fossile et d'émissions de gaz à effet de serre, lorsque calculées tout au long du cycle de vie de ces produits, et pour des productions d'énergie comparables. En Europe, l'adjonction de biocarburants dans les carburants classiques est limitée selon les modalités suivantes, qui devront toutefois être bientôt modifiées pour tenir compte de l'augmentation de la production et de la consommation en biocarburants :

– dans les essences, jusqu'à hauteur de 5 [...]

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Spécifications des essences de type Eurosuper

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Indices d'octane des essences en Europe

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Indices d'octane RON et MON des constituants des essences

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Composition moyenne des essences

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Écrit par :

  • : ingénieur E.N.S.P.M. (École nationale supérieure du pétrole et des moteurs), ancien chef du département Biotechnologie et chimie de la biomasse à l'Institut français du pétrole, consultant
  • : ancien coordonnateur carburants à l'Institut français du pétrole, ancien professeur à l'École nationale supérieure du pétrole et des moteurs, docteur ès sciences de l'université de Louvain
  • : chef de département à l'Institut français du pétrole

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Pour citer l’article

Daniel BALLERINI, Jean-Claude GUIBET, Xavier MONTAGNE, « CARBURANTS », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 12 janvier 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/carburants/