Les biocarburants diesel

---

Description détaillée

Qu'est-ce que le biodiesel ou diester?
Le biodiesel, ou biogazole est une alternative au carburant fossile pour moteur diesel. Ce biocarburant peut être obtenu à partir d'huile végétale ou animale.
D'autres voies sont envisagées comme fabriquer du gazole à partir de plastique ou en recréant chimiquement ce carburant.


Le biodiesel est un biocarburant biodégradable, non toxique, produit à partir de ressources renouvelables (huiles végétales, huiles de friture recyclées ou gras animal) et qui ne contient aucun produit pétrolier mais qui peut servir à remplacer le gasoil dans les moteurs diesels. Il peut être utilisé pur à 100 % (B100) comme carburant de remplacement mais on l'utilise le plus souvent mélangé au gasoil dans des concentrations de 2 % (B2), 5 % (B5) et 10 % (B10). À la différence de certains autres biocarburants, il ne nécessite aucune modification ni ajustement, que ce soit au niveau du moteur, des composantes du système d'alimentation ou du système de stockage du carburant.

Le biodiesel (EMHV) diffère de l'huile végétale-carburant (HVB) par le procédé chimique qui lui a été appliqué afin d'être utilisé sans danger dans les moteurs diésels. De manière plus spécifique, il s'agit d'un ester méthylique obtenu par réaction chimique (selon un procédé appelé transestérification) avec un alcool léger et des matières grasses. En plus, le biodiesel doit satisfaire des normes strictes de qualité pour pouvoir alimenter un moteur diesel.

Le principal intérêt revendiqué par le biodiesel est de ne pas être une énergie fossile et de fournir une énergie renouvelable. De plus, la plante, durant sa croissance, consomme par photosynthèse la quantité exacte de dioxyde de carbone qui sera dégagée lors la combustion du carburant. Cela a pour effet de limiter le CO2 présent dans l'atmosphère et évidemment de limiter la consommation de pétrole.

Cependant, pour bien maîtriser la valeur écologique d'un carburant, il faut tenir compte de son processus de fabrication, incluant la culture, l'efficacité énergétique des processus de transformation et des transports du producteur au consommateur final.

Signification des abrévations :

HVB : Huile Végétale Brute.
EMHV : Ester Méthylique d'Huile Végétale.

Par rapport au pétrodiesel, les huiles végétales possèdent une viscosité plus importante (jusqu'à 10 fois plus), une indice de cétane plus faible, et une température de solidification plus élevée. La viscosité du biodiesel est plus forte, jusqu'à dix fois plus, et le biodiesel est plus corrosif que le petrodiesel. Le biodiesel pur dégrade le caoutchouc naturel et pour cette raison, il convient de vérifier la nature des joints si l'on veut utiliser du biodiesel pur.

Le biodiesel ou diester est une énergie renouvelable qui n'augmente pas le taux de CO2 de l'atmosphère. En effet, il ne rejette dans l'atmosphère que le CO2 que la plante a absorbé par photosynthèse.

Le biodiesel est obtenu par un procédé appelé transestérification. On fait réagir de l'huile de colza ou de tournesol (composées d'esters d'acides gras et de glycérine) avec du méthanol qui est un alcool. On obtient alors de l'EMHV (ester méthylique d'huile végétale) qui est du biodiesel. La réaction peut être réalisée en présence d'un catalyseur alcalin comme la potasse. La glycérine est un sous-produit valorisable de cette réaction.

Le procédé de transestérification peut être réalisé avec différentes huiles : colza, tournesol, soja et même des huiles de friture usagées.

Avec 100 kg de méthanol, on transforme une tonne d'huile végétale de colza en une tonne de biodiesel et 100 kg de glycérine.

Le tourteau est résidu de la pression du colza pour en extraire l'huile. Il est utilisé pour nourrir le bétail.

Les différentes huiles :

De nombreuses espèces végétales sont oléifères comme le palmier à huile, le tournesol, le colza, le jatropha ou le ricin. Les rendements à l'hectare varient d'une espèce à l'autre. L'huile est extraite par pressage (écrasement) à froid, à chaud, voire (pour un coût plus élevé) avec un solvant organique.

Deux grandes voies d'utilisation sont ouvertes :

•    L'huile végétale brute (HVB, ou HVP) peut être utilisée directement, dans les moteurs diesels, pure ou en mélange, mais, notamment à cause de sa viscosité relativement élevée, l'utilisation d'une fraction d'huile importante nécessite l'usage d'un moteur adapté.

•    Le biodiesel ou diester est obtenu par la transformation des triglycérides qui constituent les huiles végétales ; la transestérification de ces huiles, avec du méthanol produit de l'EMHV.

Techniquement, n'importe quelle huile végétale, ou graisse animale peut être utilisée comme carburant, directement.



Les plantes :

•    Jatropha curcas. Il existe des plantes qui poussent en zone aride. C'est le cas par exemple de Jatropha curcas, qui produit en moyenne 400 à 500 litres d'huile par hectare et par an. Sa culture (réalisée de manière éco-responsable) permet idéalement de lutter contre la désertification. Cette plante, qui produit des graines oléagineuses, est une alternative intéressante aux palmiers à huile et au soja pour le sud. En premier lieu parce qu'elle n'est pas comestible et donc n'entre pas en concurrence avec le secteur alimentaire. Autre avantage, Jatropha curcas peut être cultivée sur des sols difficiles, impropres aux autres cultures et permet de lutter contre la désertification. Mais ces plantes sont des êtres vivants comme les autres et ne font pas de miracles : sans apports d'eau réguliers, les rendements sont extrêmement faibles, non rentables.. Or l'eau est une ressource précieuse en zone aride…

•    Pongamia pinnata (ou Karanj) est un arbre à croissance rapide, fixateur d'azote, très résistant à la sécheresse, qui pousse en plein soleil, sur des sols difficiles, même sur des sols salés, et producteur d'huile. L'Inde, qui souhaite mélanger 20 % de biocarburants dans les carburants traditionnels en 2017, encourage actuellement fortement la plantation de cet arbre (ainsi que de l'arbuste Jatropha curcas) dans les zones impropres aux cultures traditionnelles, ceci dans l'optique de produire de l'huile végétale. Les rendements moyens sont, d'après certains auteurs et dans les meilleures conditions, de 5 tonnes de graines/ha/an 1,7 tonne d'huile.

•    l'huile de palme . L'Indonésie et la Malaisie commencent à produire de petites quantités de biodiesel avec cette matière première. Son inconvénient est d'exiger énormément de main-d'œuvre pour la récolte, ce qui rend cette filière uniquement viable dans des pays à très bas salaires. La production d'huile de palme pour le biocarburant est en ce moment massivement développée en Asie du sud-Est (Malaisie surtout) mais cela se fait au prix d'une nouvelle accélération de la déforestation pour fournir les terres nécessaires. Rendement : 5000 litres/ha/an

•    l'huile de tournesol est extraite des graines de tournesol. C'est une huile plutôt légère, très utilisée comme biocarburant; elle semble être la plus intéressante au niveau de l'écobilan. Mais elle présente la particularité de contenir plus de gomme que l'huile de colza, ce qui aura pour effet de boucher plus facilement les conduits d'alimention en carburant. Les tourteaux peuvent être valorisés en alimentation animale, comme pour ceux du colza. Rendement moyen : 662 litres d'huile par hectare et par an.

•    l'huile de colza est extraite des graines de colza. C'est une huile très pauvre en acides gras saturés. Elle est facilement utilisable en tant que biocarburant et est peu chère. Rendement moyen : 572 litres d'huile/ha/an

•    D'autres espèces oléifères cultivables en zone aride (c'est-à-dire n'entrant pas en concurrence avec les cultures à vocation alimentaire ou avec les forêts) offrent également des perspectives très intéressantes : Madhuca longifolia (Mahua) - Moringa oleifera (Saijan) - Cleome viscosa etc.


A l'avenir :

•    l'huile de microalgues offre des perspectives très intéressantes :
Certaines espèces de micro-algues ont une richesse en huile pouvant dépasser 50% de leur masse. Leur croissance est très rapide : il est possible d'effectuer une récolte complète en quelques jours, ce qui n'est pas le cas du colza. Le rendement des diatomées et chlorophycées est nettement supérieur à celui des plantes terrestres telles que le colza car ce sont des organismes unicellulaires; leur croissance en suspension dans un milieu aqueux leur permet un meilleur accès aux ressources : eau, CO2 ou minéraux. C'est pour ces raisons que les algues microscopiques sont capables, selon les scientifiques du NREL (John Sheehan et al) « de synthétiser 30 fois plus d'huile à l'hectare que les plantes terrestres oléagineuses utilisées pour la fabrication de biocarburants ».

Les avantages :

•    Produit moins d'émissions de gaz à effet de serre que le gasoil, sur la base du cycle de vie. L'ampleur de la réduction dépend toutefois de la biomasse utilisée et de la valorisation des matières résiduelles. Selon le modèle GHGenius, le biodiésel pur fait à partir de graisses animales équivaut à une réduction de 97,7 % de CO2 équivalent par rapport au gasoil. Celui produit à partir d'huiles de friture recyclées réduit de 87,9 %. Le gasoil produit à partir de l'huile de canola et de soya réduit respectivement de 70,9 % et de 63,0 % tandis que celui à base d'huile de poisson permet une réduction de 35,9 %.

•    Étant un solvant léger, il nettoie et maintient propres le réservoir, les conduits et le système d'injection des véhicules.

•    Même à faibles concentrations, réduit l'usure du moteur en raison de son onctuosité (le pouvoir lubrifiant du carburant) qui est de beaucoup supérieure à celle du gasoil. Peut s'avérer un additif intéressant pour le diésel ultra faible en soufre (DUFS).

•    Permet une meilleure combustion et une meilleure aptitude à l'allumage en raison de l'indice de cétane (l'équivalent de l'indice d'octane pour l'essence) nettement plus élevée que le gasoil.

•    Permet la valorisation des matières résiduelles, surtout pour le biodiesel produit à partir de résidus d'abattoirs et d'huiles de friture recyclées.

•    Favorise le renouvellement biologique. Provenant de la biomasse, son approvisionnement est assuré localement et chaque année par de nouvelles récoltes ou par la récupération de nouvelles matières résiduelles.

•    Respecte l'environnement, puisque le biodiésel est considéré peu toxique et fortement biodégradable. (Il est 10 fois mois toxique que le sel de table).

•    Augmente la sécurité d'approvisionnement et l'indépendance énergétique par rapport aux produits pétroliers.

•    A un impact positif sur la santé publique, parce qu'il réduit de beaucoup les émissions de particules et autres polluants qui constituent une menace pour la santé des enfants, des personnes âgées et des personnes qui souffrent de maladies respiratoires.

•    Agit positivement sur la croissance économique et la création d'emplois à l'échelle régionale, particulièrement dans les collectivités rurales auxquelles il offre de nouveaux débouchés et occasions de marché. La mise en place d'une importante industrie du biodiesel créerait de nombreux débouchés pour les agriculteurs, ainsi que des emplois liés à la construction et aux opérations dans les usines de production.


Les inconvénients :

•    le biodiesel est un produit transformé. Il est possible en comparaison d'utiliser directement des huiles végétales brutes filtrées dans un moteur diesel

•    Le biodiesel coûte plus cher que le diesel

•    la production de colza ne doit pas être nocive pour l'environnement par l'utilisation de pesticides et l'épuisement des sols

•    Le biodiesel est un produit transformé. Il est possible en comparaison d'utiliser directement des huiles végétales brutes (HVB) filtrées dans un moteur diesel. Cependant la température de combustion de la glycérine (ou glycérol) contenue dans les huiles végétales brutes est insuffisante afin d'assurer l'élimination complète des dérivés toxiques et du carbone qui peut se déposer sur les composantes internes (soupapes, injecteurs et cylindres) nuisant ainsi au rendement du moteur. Par conséquent, cette pratique est fortement déconseillée par les manufacturiers de moteurs et d'automobiles. D'ailleurs, la viscosité élevée des huiles végétales brutes rend le démarrage à froid quasi impossible. Le système d'injection ne réussissant pas à atomiser convenablement le combustible. C'est pourquoi le véhicule doit démarrer à l'aide de gazole ou un mélange (B2 à BX) ou B100 puis alterner à l'HVB contenu dans un réservoir chauffant.

•    Le manque d'homogénéité de la source, la complexité d'approvisionnement et la nécessité de préfiltrer rend l'usage de l'HVB onéreux et complexe.

•    Le biodiesel jadis coûtait plus cher que le diesel mais les récentes montées du baril de brut et la croissance du marché du biodiesel fini par renverser cette situation.

•    La production de colza ne doit pas être nocive pour l'environnement par l'utilisation de pesticides et l'épuisement des sols.

•    Sa production ne bénéficie qu'à une minorité d'agriculteurs, les très grosses exploitations. Quoique plusieurs fermes communautaires soient autosuffisantes en produisant leur propre combustible bio.

---

Méthodes et pratiques

-

---

Impact sur les compétences en atelier

-