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Auteur(s)
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Jean-Claude GUIBET : Docteur ès Sciences de l’Université de Louvain - Coordonnateur Carburants à l’Institut français du Pétrole - Professeur à l’École nationale supérieure du Pétrole et des Moteurs
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les carburants sont des produits dont la combustion en présence d’air permet le fonctionnement des moteurs thermiques à pistons (de type essence ou diesel) ou à flux continu (réacteurs d’avion, turbines à gaz). On ne doit pas confondre les termes carburant et combustible, ce dernier étant, quant à lui, réservé aux produits utilisés pour la fourniture d’énergie thermique dans les chaudières, les fours, les centrales...
Cet article est consacré exclusivement aux carburants ; le lecteur pourra toutefois se référer utilement à la description des combustibles liquides (BE 8 546), car certains produits peuvent être à la fois des carburants et des combustibles. C’est le cas, par exemple, du fuel oil domestique (FOD) utilisé à la fois pour le chauffage des habitations et pour l’alimentation des moteurs diesel de tracteurs agricoles. C’est le cas aussi des fuels lourds qui servent principalement à la fourniture d’énergie thermique dans l’industrie, mais aussi à la traction dans de très gros moteurs marins.
Dans leur immense majorité, les carburants sont des liquides, ce qui permet d’obtenir un excellent compromis entre la compacité, la facilité et la sécurité de mise en œuvre. Les carburants gazeux [gaz naturel, gaz de pétrole liquéfié (GPL)] se développent actuellement pour des usages spéciaux (circulation urbaine), en raison de leur caractère peu polluant ; toutefois, leur diffusion reste encore, au voisinage de l’an 2000, extrêmement faible. Rappelons, en effet, que, dans le monde, plus de 700 millions de véhicules utilisent des carburants liquides, alors que 4 millions seulement sont alimentés par du gaz naturel ou du GPL. Quant aux carburants solides (charbon, bois) leur contribution qui fut parfois importante en période de pénurie énergétique ne revêt plus maintenant qu’un intérêt historique.
Les carburants proviennent essentiellement du pétrole qui, lui-même, assure encore, à l’approche des années 2000, une part importante de la consommation d’énergie primaire dans toutes les régions du monde [cf. Doc. BE 8 545]. Dans le bilan pétrolier, la production de carburants obtenue grâce à un raffinage de plus en plus sophistiqué, constitue souvent le débouché principal, notamment dans les zones fortement industrialisées où le transport sous toutes ses formes est extrêmement développé (États-Unis, Japon, Europe occidentale).
En dehors du pétrole, deux autres filières permettent d’obtenir des carburants liquides, mais elles sont, l’une et l’autre, très marginales, tout au moins en termes de débouchés.
La première concerne les biocarburants provenant, comme leur nom l'indique, de la biomasse. Il s’agit plus précisément d’éthanol issu de la fermentation de céréales (maïs, blé) ou de plantes sucrières (betteraves), d'éthyltertiobutyléther obtenu par action de l’éthanol sur l’isobutène, et enfin de dérivés d’huiles végétales (colza, tournesol...). Actuellement et pour longtemps encore, l’accès aux biocarburants n'est pas compétitif sur le plan économique ; ceux-ci ne sont donc utilisés que pour résorber des excédents agricoles et, dans certains cas, pour faire face à des problèmes spécifiques de pollution atmosphérique.
Le gaz naturel peut également être transformé, via le gaz de synthèse (CO + H2), puis éventuellement le méthanol, en carburants liquides. Cette filière, très intéressante d'un point de vue technique, demeure toutefois coûteuse sur le plan aussi bien énergétique qu’économique et ne pourrait, semble-t-il, se développer qu’en cas de renchérissement notable du pétrole brut (avec un cours de l’ordre de 25 $/bl).
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- Version courante de juil. 2011 par Xavier MONTAGNE
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Les carburants et la protection de l’environnement5. Carburéacteurs
Comme leur nom l’indique, ces produits sont essentiellement destinés à l’alimentation des avions à réaction ; ils peuvent également être consommés dans les turbines terrestres, adaptables elles-mêmes à une très large variété de carburants : gaz naturel, GPL, gazole, FOD...
5.1 Classification
Il existe plusieurs types de carburéacteurs, selon leur application civile ou militaire ; leur dénomination peut varier d’un pays à l’autre.
Le produit le plus largement utilisé, partout dans le monde, est le TRO (TR pour TurboRéacteur) ou JP8 (JP pour Jet Propelled), encore désigné par les symboles OTAN F34 et F35. Aux États-Unis, le carburant correspondant, de mêmes caractéristiques, est le Jet A1. Ce dernier sigle tend à se répandre à l’échelle universelle.
Les militaires ont utilisé et utilisent parfois encore, un carburéacteur plus volatil appelé TR4, JP4, Jet B, F45 ou F40. En réalité, les dénominations précédentes correspondent à de légères variantes décrites dans des ouvrages spécialisés.
Il existe aussi un autre type de carburéacteur un peu plus lourd et moins volatil que le TRO, ce qui permet de le stocker sans danger dans les porte-avions : c’est le TR5 ou JP5.
Enfin, les carburants spéciaux pour missiles (RJ-6, JP-9, JP-10, RJ-4, RJ-5) se caractérisent par une très forte énergie volumique.
Parmi tous ces produits, c'est le TRO ou Jet A1 qui présente le plus fort débouché, puisqu’il alimente la quasi-totalité de l’aviation civile mondiale. Les descriptions qui vont suivre concernent donc essentiellement le TRO ; cependant, nous fournirons aussi quelques informations sur les carburéacteurs spéciaux, à haute énergie volumique.
HAUT DE PAGE5.2 Mode de combustion
Contrairement aux moteurs à pistons, les réacteurs d’avion sont parcourus par un écoulement gazeux continu, le déplacement de l’appareil étant assuré par une poussée due à l’énergie cinétique des gaz d’échappement. Les caractéristiques chimiques relatives à l’auto-inflammation ne présentent donc pas ici d’intérêt particulier. Les propriétés déterminantes du carburéacteur...
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