Octane et cétane sont deux hydrocarbures de référence :
- L'un (octane) ayant de bonnes propriétés anti-détonnantes sert de comparatif aux essences et supercarburants; ainsi, un indice 100 ne veut pas dire que le carburant contient 100% d'octane mais que sa tenue à la compression est la même que l'octane. Les "carburants" automobiles de type essence ont généralement un indice d'octane compris entre 90 et 98;
- L'autre (cétane), ayant de bonnes propriétés d'auto-inflammation, sert de référence aux carburants diesel : un gazole a un indice de cétane compris entre 40 et 50. En dessous de 40, le démarrage à froid peut poser des problèmes.
Notons qu'un supercarburant a un indice de cétane de 10 environ. Il est donc impropre à l'utilisation dans les moteurs diesel.
Notons enfin que les alcools sont des anti-détonnants. Ils peuvent donc être intéressants dans les supercarburants mais sont pénalisants dans les gazoles.
La biomasse est comme son nom l'indique, la "masse vivante" sur la terre ;
c'est à dire, l'ensemble des composés organiques vivants ou dérivés de la vie :
- Végétaux (consommateurs de CO2 grâce à la photosynthèse)
- Animaux (consommateurs de végétaux)
- Déchets végétaux et animaux.
En simplifiant, il s'agit donc des formes de vies dérivées du CO2.
La biomasse est donc une forme naturelle de stockage de l'énergie solaire par
réduction du CO2 grâce à la photosynthèse.
Les principaux biocarburants (issus de la biomasse) sont les alcools et les
huiles végétales.
- Le méthanol : dérivé du bois par combustion à l'abri de l'air et hydrogénation.
- L'éthanol : obtenu par fermentation des sucres de certaines plantes par des levures, puis distillation.
- Les ABE : mélange acétone - buthanol - éthanol obtenu par fermentation bactérienne de sucres et distillation.
- Acétone = 25 à 35%
- Éthanol = 0 à 5%
- Buthanol = 60 à 70%
D'une manière générale, les alcools peuvent être mélangés à de faibles taux aux essences (<15%). On augmente ainsi l'indice d'octane, ce qui permet de supprimer le plomb habituellement utilisé dans ces essences.
Signalons simplement que :
- L'utilisation à des taux élevés (20 à 100% d'alcool) ne peut convenir qu'à des
moteurs spécialement adaptés à ce type d'usage.
- Hormis quelques cas spécifiques (Brésil, DOM-TOM), où la production
d'alcool à partir de canne à sucre conduit à d'excellents rendements énergétiques
(du fait de l'utilisation de la bagasse - canne pressée - comme énergie de
distillation), la production d'alcool-carburant nécessite beaucoup d'énergie pour
sa fabrication, l'intérêt énergétique étant pratiquement nul.
Les huiles végétales, quant à elles, présentent un indice de cétane de 30 à 45 environ,
ce qui les oriente vers les moteurs diesel. Il s'agit de l'objet de nos essais.
Produire un carburant quel qu'il soit nécessite une certaine consommation d'énergie.
En effet pour les dérivés pétroliers, il faut forer, extraire, transporter sur de longues distances, raffiner par distillation, mélanger, transporter les produits finis...
En ce qui concerne les biocarburants, il faut travailler la terre, éventuellement apporter des engrais chimiques (nécessitant beaucoup d'énergie pour leur synthèse), éventuellement apporter des produits phytosanitaires (eux aussi gros consommateurs d'énergie), récolter, sécher, éventuellement faire fermenter et distiller dans le cas des alcools ou éventuellement raffiner et parfois estérifier dans le cas des huiles.
Si l'on définit le bilan énergétique d'un biocarburant par le rapport entre l'énergie contenue dans ce biocarburant et l'énergie consommée pour le fabriquer, seul un bilan supérieur à 1 est intéressant.
- Les alcools ont un bilan proche de 1
- Les huiles brutes (non raffinées) ont un bilan d'environ 2
- Les esters industriels ont un bilan d'environ 1,3
C'est pourquoi, nous avons choisi de travailler sur les huiles végétales et leurs
dérivés.
L'augmentation du taux de gaz carbonique (CO2 ) de l'atmosphère est due (entre autre) à la combustion des sources d'énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz naturel, ...) qui transforment le carbone (C) qu'elles contiennent en gaz carbonique (CO2).
L' augmentation du taux de gaz carbonique dans l'atmosphère entraîne une élévation de la température de l'atmosphère par effet de serre, le CO2 "piégeant" la chaleur solaire.
Les principales conséquences de l'effet de serre sont la fonte des glaces polaires d'où élévation du niveau des mers et désertification de certaines zones de la planète.
Schématiquement, les plantes fixent le CO2 atmosphérique , libèrent l'oxygène
(O2) et se développent grâce au carbone qui constitue une partie de leur structure.
Ainsi, afin de limiter les émissions de gaz carbonique donc l'effet de serre, il est intéressant de remplacer les sources d'énergies fossiles par des sources soit directes (solaire photovoltaïque, solaire photothermique, vent, etc...) soit indirectes (biomasse).
Dans le domaine très précis qui nous intéresse : la carburation automobile, on
n'a pas trouvé de source énergétique plus commode d'emploi que les liquides
(transport aisé, manipulation facile, bonne compatibilité avec les moteurs) .
Bien que possible, l'utilisation des charbons, bois... dans les véhicules automobiles n'est pour le moins pas pratique.
Produire un carburant liquide à partir de la biomasse permet à la fois de répondre aux aspects pratiques de la motorisation et de supprimer les nuisances dues à l'augmentation du taux de CO2.
En effet, on peut schématiser les phénomènes de la manière suivante :
Dans notre pays, l'importation de pétrole coûte très cher à notre économie en
créant des déficits de la balance commerciale. La production locale d'un carburant permet donc de limiter ce déficit.
En outre, elle permet de maintenir une activité agricole en place, d'où des emplois maintenus localement.
La mise en place des quotas dans l'agriculture, due à une situation européenne de surproduction agricole risque de provoquer de nombreuses faillites d'agriculteurs et la mise en friche de nombreuses terres.
La culture du colza est un débouché nouveau pour le monde agricole.
Notre élevage national est très dépendant des Etats-Unis pour son approvisionnement en protéines.
En effet, l'élevage est basé essentiellement sur le complexe soja (source de protéines en provenance des Etats-Unis, pour le bétail) - maïs (source de glucides pour le bétail).
Notons que le tourteau de colza (graine débarrassée de son huile par pression)
est très riche en protéines et peut être un substitut très intéressant au soja américain.
En outre, produit localement, il permet d'économiser l'énergie et de limiter la pollution due au transport.
La région du Nord / Pas-de-Calais compte 12.000 hectares de forêts et 17.000 hectares
de friches industrielles.
Cette situation est aggravée par les différentes aides à l'implantation des entreprises dans de nouvelles zones industrielles, entreprises qui ont, de ce fait, tout à fait intérêt à quitter leur ancienne zone industrielle, celle-ci se transformant de ce fait en friche.
Là encore, bien que des études de faisabilité soient nécessaires, la "culture" de carburant peut être envisagée ainsi que celle de "bois-énergie" de type taillis à courte rotation.
Il est bien évident que dans la production d'un carburant, l'aspect énergétique est fondamental.
Dans le cas de notre colza-carburant, il est nécessaire de prendre en compte le coût énergétique nécessaire à la fabrication de ce carburant afin de connaître le rapport énergie contenue dans le carburant végétal / énergie nécessaire à sa fabrication .
Celle ci peut se décomposer de la manière suivante : consommation énergétique des engins agricoles + coût énergétique nécessaire à la fabrication de ces engins + coût énergétique de trituration pour obtention de l'huile brute + coût énergétique nécessaire à la transformation de l'huile brute en carburant.
Le tout devant être rapporté aux deux sous-produits : huile et protéines.
La culture d'un produit énergétique à usage industriel peut conduire pour des problèmes de rendement maximal, à l'utilisation des produits très toxiques ou d'engrais à outrance.
Ces solutions conduiraient d'une part à l'augmentation des consommations d'énergie
(les produits de traitement et engrais sont de gros consommateurs d'énergie), d'autre part à polluer les sols et nappes souterraines et sont donc inacceptables.
Toutefois, l'usage alimentaire des tourteaux de colza pour l'alimentation animale nécessite une bonne qualité de culture et est un obstacle de taille aux abus de ce type.
Au cours de cette étude, réalisée sans aucun matériel scientifique, nous nous
placerons du point de vue de l'utilisateur du véhicule.
Les questions auxquelles nous voulons répondre sont les suivantes :
- Est-il possible de faire fonctionner un véhicule de série à l'huile de colza, sans modification de réglage moteur ?
- Jusqu'où peut-on aller en terme de pourcentage d'huile?
- L'huile pure est-elle utilisable en substitution du gazole?
- Enfin, quels sont les effets de ce nouveau carburant sur la conduite? |
|
