Carburant

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Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique[1] du carburant en énergie mécanique.

Le moteur à essence et le moteur diesel sont des types de moteur à combustion interne, alors que la machine à vapeur est un moteur à décompression. La principale caractéristique des carburants est d'avoir une grande densité énergétique, c'est-à-dire qu’ils peuvent transformer beaucoup d'énergie pour une masse ou un volume réduits[2].

Les sous-produits du pétrole sont utilisés comme carburant dans de nombreux moteurs.

Types de carburants[modifier | modifier le code]

Comme son nom l'indique, un carburant contient du carbone. Dans le cas de l'hydrogène par exemple on parlera de combustible. Le carburant est souvent un liquide et parfois un gaz. Il est stocké dans le réservoir des véhicules. Un réservoir d'automobile peut généralement contenir environ 50 litres.

Les carburants peuvent être classés de différentes manières. On peut par exemple distinguer les carburants fossiles, des biocarburants, des ergols.

  • Les carburants fossiles sont ceux qui proviennent de la transformation des matières organiques mortes mélangées à divers minéraux à de grandes profondeurs. Cette transformation nécessite plus d'un million d'années et se déroule à des températures et pressions très élevées. Les carburants fossiles sont en quantité limitée sur terre. La diminution future de la production de carburants est traitée dans l'article sur le pic de production. Les carburants issus du pétrole sont aussi appelés hydrocarbures.
  • Les biocarburants eux, proviennent de plantes ou animaux (non fossilisés). Parmi les produits développés commercialement, citons le bioéthanol et le biodiesel.

Le carburant, un élément stratégique[modifier | modifier le code]

Les carburants, encore le plus souvent dérivés du pétrole, deviennent stratégiques dans l'économie de nombreux secteurs industriels, agricoles, forestiers, halieutiques, tourisme, aviation, marine marchande. L'augmentation des prix du pétrole et la perspective d'un épuisement de la ressource ont incité les gros utilisateurs de carburants à demander à leurs états des aides financières ou une défiscalisation. L'OCDE alerte sur le fait qu'outre le fait que ces mesures coutent cher (par exemple, les subventions aux carburants des agriculteurs existent dans la plupart des pays de l’OCDE), et les allégements fiscaux en faveur de l’agriculture représentent à eux-seuls une perte pour l’État d’environ 950 millions d'euros en France et 2,3 milliards de dollars aux États-Unis), elles sont un obstacle à l’efficacité énergétique et aux alternatives propres, sûres et renouvelables. L'OCDE note aussi que les aides à l’agriculture étant souvent liées à la production, elles encouragent encore la consommation de carburant fossile, notamment via l'usage d’intrants tels que les pesticides et les engrais[3].

Carburants et moteurs[modifier | modifier le code]

Les moteurs à combustion interne ne peuvent pas accepter tout type de carburant.

Les moteurs à allumage commandé, plus connus sous le terme de "moteurs à essence", peuvent fonctionner avec de l'essence, du GPL, du GNV et d'autres gaz, et parfois avec un mélange de bioéthanol et d'essence voire d'éthanol pur[4]; certaines adaptations des moteurs sont nécessaire en fonction du carburant.

Dans les moteurs à essence anciens, la formation du mélange avec l'air était assurée par un carburateur avant son admission dans les cylindres par les soupapes ; dans les moteurs modernes, le système du carburateur est remplacé par un système d'injection indirecte ou directe. Plus généralement, l'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne (moteur à piston ou bien moteur à réaction d'avion ou de fusée) est assurée à l'aide d'injecteurs.

Un moteur diesel peut fonctionner avec du gazole classique, aussi appelé "pétrodiesel", ou avec un mélange de biodiesel et de diesel, voire de biodiesel (huiles minérales ou végétales) pur ou même d'huiles lourdes pour les moteurs d'engins et de bateaux. Ici aussi, des adaptations du moteur ou de ses réglages peuvent s'avérer nécessaires pour changer de carburant.

Liste de carburants[modifier | modifier le code]

Carburant PCI
Essence (automobile) 43,8 MJ/kg
Essence (aviation) 44,0 MJ/kg
GPL 46,1 MJ/kg
Fioul ou gazole 42,5 MJ/kg
Kérosène 43,3 MJ/kg
GNV 48,0 MJ/kg
Dihydrogène 120,0 MJ/kg
Iso-octane 44,4 MJ/kg
Iso-heptane 44,6 MJ/kg

Tableau des densités d'énergie[modifier | modifier le code]

Type de Carburant Densité énergétique
spécifique
(MJ/kg)
Densité énergétique
volumétrique
(MJ/L)
CO2 produit par combustion
(kg/kg)
Carburants solides issus de la biomasse
Fumier animal/détritus     [Veuillez insérer la composition moyenne ici]
Bagasse (tige de canne) 9,6   ~ + 40 % ((C6H10O5)n) + 15 % ((C26H42O21)n) + 15 % ((C9H10O2)n) : 1,30
Son (balle de la graine) 14,6   [Veuillez insérer la composition moyenne ici]
Plantes séchées ((C6H10O5)n) 10 – 16   IF50 % ((C6H10O5)n)) + 25 % ((C26H42O21)n) + 25 % ((C10H12O3)n) : 1,84
Bois ((C6H10O5)n) 16 – 21   IF 45 % ((C6H10O5)n)) + 25 % ((C26H42O21)n) + 30 % ((C10H12O3)n) : 1,88
Carburants liquides
Huile de pyrolyse 17,5 21,35 (En estimant que le contenu en carbone est 23 % wt + O2 masse) : 0,84
Méthanol (CH3-OH) 19,9 – 22,7 15,9 1,37
Éthanol (CH3-CH2-OH) 23,4 – 26,8 23,4 1,91
Butanol(CH3-(CH2)3-OH) 36,0 29,2 2,37
Graisse 37,67 31,68 [Veuillez insérer la composition moyenne ici]
Biodiesel 37,8 33,3 – 35,7 ~2,85
Huile de tournesol (C18H 32O2) 39,49[5] 33,18 (12 % (C16H32O2) + 16 % (C18H34O2) + 71 % (AL) + 1 % (ALA)) : 2,81
Huile de ricin (C18H34O3) 39,5[6] 33,21 (1 % PA + 1 % SA + 89,5 % ROA + 3 % OA + 4,2 % AL + 0,3 % (ALA)) : 2,67
Huile d'olive (C18H34O2) 39,25 - 39,82 33 - 33H (15 % (C16H32O2) + 75 % (C18H34O2) + 9 % (LA) + 1 % (ALA)) : 2,80
Carburant gazeux
Méthane (CH4) 55 – 55,7 (liquéfié) 23,0 – 23,3 (Le méthane est un gaz à effet de serre) 2,74
Dihydrogène (H2) 120 – 142 (liquéfié) 8,5 – 10,1 (production et liquéfaction de l'hydrogène) 0,0
Carburants fossiles
Charbon 29,3 – 33,5 39,85 - 74,43 (En ne comptant pas : CO, NOx, Sulfates et Particules) : ~3,59
Pétrole 41,868 28 – 31,4 (En ne comptant pas : CO, NOx, Sulfates et Particules) : ~3,4
Essence 45 – 48,3 32 – 34,8 (En ne comptant pas : CO, NOx, Sulfates et Particules) : ~3,30
Gazole (Diesel) 48,1 40,3 (En ne comptant pas : CO, NOx, Sulfates et Particules) : ~3,4
Gaz naturel 38 – 50 (liquéfié) 25,5 – 28,7 (Éthane, Propane et Butane N/C : CO, NOx et Sulfates) : ~3,00
Éthane (CH3-CH3) 51,9 (Liquéfié) ~24,0 2,93
Combustibles nucléaires
Uranium-235 (235U) 77 000 000 (Pur)1 470 700 000 Dépend de la concentration du minerai d'uranium (extraction, enrichissement, transport) 0,0
Fusion nucléaire Deutérium(H2, Tritium (H3) 300 000 000 (liquéfié) 53 414 377,6 (Dépend de la production d'eau lourde, de l'extraction de l'Hydrogène-Tritium et de la distillation à vide) : 0,0
Piles à combustible
Pile à combustible à méthanol direct (DMFC) 4,5466 3,6[7] ~1,37
Pile à membrane échangeuse de protons Jusqu'à 5,68 Jusqu'à 4,5 (Recyclage de la pile) : 0,0
Pile à combustible à oxyde solide Jusqu'à 11,13 Jusqu'à 10,24 (Recyclage de l'oxyde de Sodium) : 0,0
Batteries
Batterie au plomb 0,108 ~0,1 (~600 cycles)
Batterie nickel-fer 0,127[8] ~0,13 (~2000 cycles si aucun effet mémoire)
Batterie nickel-cadmium ~0,2 ~0,2 (~1000 cycles si aucun effet mémoire)
Nickel metal hydride 0,22 - 0,324 0,36 (~800 cycles si aucun effet mémoire)
Super iron battery 0,33 (1,5 * NiMH) 0,54[9] (~300 cycles)
Zinc-air 0,4 - 0,72    
Lithium ion 0,54 - 0,72 0,9 - 1,9 (Durée de vie ~4 ans, 300-500 cycles)
Lithium-Ion-Polymer 0,65 - 0,87 (1,2 * Li-Ion) 1,08 - 2,28 (Durée de vie ~4 ans, 300-500 cycles)

Liste d'agrocarburants[modifier | modifier le code]

Distributeurs industriels de carburant[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. « Les carburants : une source d'énergie chimique », un article CultureSciences-Chimie de l’École normale supérieure-DGESCO
  2. C'est ce qui permet à un véhicule d'avoir une grande autonomie
  3. Lien vers rapport OCDE 2008 (Rapport sur la performance environnementale de l’agriculture dans les pays de l’OCDE depuis 1990)
  4. Le moteur doit être adapté à cet usage à cause des risques de corrosion.
  5. [PDF] non trouvé le 15 janvier 2014, sur le site pttplc.com
  6. Castor Oil as Biodiesel & Biofuel, sur le site castoroil.in
  7. non trouvé le 15 janvier 2014, sur le site toshiba-europe.com
  8. non trouvé le 15 janvier 2014, sur le site beutilityfree.com
  9. 'Super-iron' battery shows great potential, sur le site dataweek.co.za

Annexes[modifier | modifier le code]

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Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Jean-Claude Guibet, Carburants et moteurs, Technip, Paris, 1997.

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]