le bioethanol carburant - ValBiom

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Bioéthanol Tableau 5. Propriétés du BE20 (éthanol:biodiesel:diesel (5:20:75)) et de ses différents composants (Shi et al, 2006) Propriété Diesel Biodiesel * Ethanol BE20 Densité à 20°C (kg.m - ³) 840 880 789 845 Oxygène (%poids) - 11 35 3,9 Carbone (%poids) 87 77 52 83 Hydrogène (%poids) 13 11,8 13 12,8 Viscosité (cS à 40 °C) 3,11 4,75 1,2 3,04 Indice de cétane 46 55 6 45 Point flash (°C) 78 > 110 13,5 - PCI (MJ/kg) 42,5 38,0 27,0 40,9 * Ester méthylique d'huile de soja Le biodiesel est connu pour son pouvoir émulsifiant de l'éthanol. Il permet d'améliorer la solubilité et la stabilité des mélanges éthanol/diesel sans devoir recourir à l'ajout d'autres additifs (McCormick et Parish, 2001). Enfin, comme le tableau 5 l'indique, l'ajout de biodiesel permet le maintien de l'indice de cétane et du contenu en énergie du carburant. L'éthanol, quant à lui, permet la conservation d'une bonne fluidité du carburant lorsque les températures sont basses. 2.5 Tableau récapitulatif Tableau 6. Caractéristiques des principaux biocarburants, du diesel et de l'essence (Vanhemelrijck, 1992 ; Belbiom, 1994 ; Bokey, 2002 ; Girard, 2003 ; Tse, 2004) Caractéristiques Diesel Huile de Biodiesel Essence Ethanol ETBE BE20 (Dir 98/70) colza (Dir 98/70) Masse volumique 845 max 916 860 – 900 750 794 750 845 (kg/m³) Indice de cétane 51 min 36 51 min - 8 - 45 Pouvoir calorifique 35 34 33 31 21 27 - inférieur (PCI – MJ/l) PCI (MJ/kg) 42 37 38 42 27 36 40,9 Viscosité (cSt à 4,5 78 7,5 - - - 3,04 20°C) Indice d'octane - - - 95 min 120 – 130 108 – 112 - recherche Souffre (ppm – max) 50 < 10 < 10 50 < 1 < 10 - Polyaromatiques 11 max 0 0 - - - - (%m/m) Benzène (% vol) - - - 1 0 0 - Aromatiques (%vol) - - - 35 0 0 - Oxygène (%poids) * - - - 2,7 max 34,8 14,3 3,9 Tension de vapeur - - - 60 200 45 - (kPa) Standard EN 590 DIN EN 14214 EN 228 - - - 51605 - pas de données * La norme standard d'essence tolère un pourcentage maximum d'oxygène (2,7%), ce qui correspond à 7,7% d'éthanol en volume, l'éthanol étant un composé oxygéné. Document "FARR-Wal" – Avec le soutien de la Région wallonne, DG Agriculture Réf. 2006_OS_02 11
Bioéthanol 3 Compatibilité véhicule/carburant 3.1 Moteurs à essence 3.1.1 Ethanol/essence Les biocarburants E5 et E10 sont à l'heure actuelle disponibles dans bon nombre de stationsservice à travers le monde et pratiquement aucune incompatibilité avec le matériel et autres équipements n'a été rapportée (IEA, 2004). Il faut par ailleurs souligner que la plupart des constructeurs automobiles garantissent la compatibilité de leurs véhicules avec l'utilisation d'essence contenant au maximum 5 ou 10% d'éthanol (NOVEM/ECOFYS, 2003). Ainsi, les véhicules européens sont garantis pour utiliser des essences contenant jusqu'à 5% d'éthanol. Les véhicules américains peuvent par contre utiliser de l'E10, alors qu'au Brésil la quantité minimale d'éthanol dans l'essence varie de 22 à 26%. D'une manière générale, l'adaptation des véhicules porte aussi bien sur le moteur que sur le matériel connexe. Le but est de contrebalancer les inconvénients et d'exploiter les avantages liés à l'utilisation d'éthanol (tableau 7). Les adaptations apportées en usine consistent en la pose de matériaux compatibles avec l'usage d'essence mélangée à l'éthanol. La combustion d'E5 ou d'E10 peut provoquer un certain encrassement des soupapes d'admission, aisément contré par l'ajout d'un additif adéquat au carburant (Ballerini et Alazard-Toux, 2006). Tableau 7. Avantages et inconvénients liés à l'utilisation d'éthanol pour les moteurs (Ballerini et Alazard-Toux, 2006; IEA, 2004) Paramètre Conséquence Effet Chaleur latente de vaporisation Cooling effect – meilleur remplissage de la chambre de + élevée combustion Problème possible lors du démarrage à froid – Teneur en oxygène élevée Formation d'acide acétique – dégradation de certains – polymères, corrosion de matériaux métalliques Indice d'octane élevé Réduction du cliquetis moteur + Augmentation du taux de compression du moteur et amélioration du rendement + Ces mélanges à faible concentration en éthanol sont les plus communs, mais les mélanges à plus haute proportion d'éthanol et les véhicules qui y sont adaptés sont de plus en plus courants dans les pays les plus avancés dans le secteur des biocarburants. L'adaptation des moteurs à des teneurs importantes en éthanol dans le carburant consiste d'une part en l'adaptation du système d'injection et de la combustion, et d'autre part en l'utilisation de matériaux résistants au pouvoir de dégradation de l'éthanol, empêchant la corrosion de matériaux métalliques (IEA, 2004). Les véhicules flexi-fuel sont ces véhicules pouvant rouler à l'essence contenant de 0 à 85% d'éthanol. Une sonde détecte le type de carburant utilisé et adapte les différents paramètres dont l'injection et le temps d'allumage. L'éthanol pur hydraté (96% vol d'éthanol et 4% vol d'eau) peut également être utilisé dans des moteurs spécifiques. Ces moteurs, plus chers à la production, présentent l'avantage d'utiliser un carburant moins onéreux : la production d'éthanol hydraté est en effet moins chère que celle d'éthanol déshydraté, nécessaire pour la production d'E85 (IEA, 2004). De plus, l'utilisation d'éthanol dans les moteurs à haut rendement dans lesquels le taux de compression est augmenté reste une alternative intéressante pour réduire la consommation Document "FARR-Wal" – Avec le soutien de la Région wallonne, DG Agriculture Réf. 2006_OS_02 12
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