Présentation
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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Aspects énergétiques et environnementaux1. Différents types de carburants
Les carburants se répartissent en classes bien distinctes selon les types de moteurs qu'ils alimentent. Leurs caractéristiques ne sont pas rigoureusement constantes d’un échantillon à l’autre, mais restent à l’intérieur d’un domaine borné par des spécifications officielles. Celles-ci sont établies afin d’obtenir à la fois des performances satisfaisantes des moteurs et des faibles émissions de polluants.
1.1 Classification et caractéristiques générales
On définit trois grandes classes de carburants :
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les essences alimentant les moteurs d'automobiles dits « à explosion » ou à allumage commandé par étincelle. À cette catégorie se rattachent le gaz de pétrole liquéfié utilisé comme carburant (GPL-C) et des produits à usages spéciaux (motocycles, avions à moteurs à pistons, voitures de compétition...) ;
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le gazole constituant la source d'énergie des véhicules diesel routiers (voitures particulières, camionnettes, camions). On peut associer au gazole d'autres produits également utilisés dans des moteurs diesel. Ce sont le fuel domestique (FOD), dans ses usages « carburant » (tracteurs agricoles, engins de travaux publics) et les différents types de carburants « marine » (bateaux de pêche, navires de toute taille) ;
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le carburéacteur alimentant les avions à réaction pour tous les transports aériens domestiques et internationaux. Il existe, à côté du carburéacteur classique (Jet A1), plusieurs sortes de carburants spéciaux réservés, le plus souvent, à des usages militaires.
Les principaux types de carburants peuvent se distinguer au moyen de caractéristiques simples telles que la masse volumique, l'intervalle de distillation, le nombre d'atomes de carbone de leurs constituants. Le tableau 1 fournit quelques indications à ce sujet.
Le GPL-C ne contient que des hydrocarbures en C3 et C4, (8 au maximum) qui sont gazeux à pression atmosphérique et au-dessus de 0 oC.
Les essences distillent entre environ 30 oC (point initial) et 180 oC (point final) ; elles contiennent des hydrocarbures de C4 à C10 ; le nombre de constituants individuels est compris entre 120 et 150.
Le gazole est un produit beaucoup moins volatil que...
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