Composition des essences

I – 1 – 1. Les essences Les produits composant le pétrole brut sont présentés dans la figure 1.1. Pour obtenir en produit final de l’essence de moteur, le premier traitement appliqué sur le pétrole brut dans les unités de fabrication d’une raffinerie est un fractionnement basé sur une distillation. On obtient ainsi différentes « coupes pétrolières » qui peuvent parfois être commercialisées ou utilisées dans la constitution de produits finis. Mais la plupart du temps, des traitements de raffinage doivent être effectués sur ces coupes pour améliorer leur qualité et ainsi mieux répondre aux exigences des spécifications demandées, ou pour les convertir nominativement afin de répondre quantitativement aux besoins du marché. Les composés oxygénés ne sont certes pas identiques aux additifs dont il est sujet dans cette thèse, mais leurs structures sont suffisamment proches pour attirer notre attention sur la possibilité de l’adaptation bactérienne. plus légères ; – L’alkylation produisant des iso-alcanes en C8 à partir de butène et d’isobutane. Ainsi, les différentes catégories d’essence sont confectionnées par les raffineurs à partir des différentes « bases » produites au cours du raffinage et une essence contient environ 300 substances chimiques différentes. Un exemple de composition d’essence est présenté ci- dessous (figure 1.2). I – 1 – 2. Additifs des essences La combustion de l’essence requiert l’ajout d’additifs favorisant au mieux cette étape. Ces additifs inhibent les réactions d’oxydation des composés organiques et rallongent le délai d’auto-inflammation des carburants. Les alkyles de plomb étaient autrefois ajoutés aux essences afin d’obtenir la valeur d’indice d’octane requise.

Indice d’octane : Nombre d’une échelle conventionnelle, entre 0 et 100, exprimant la résistance à la détonation des carburants utilisés dans les moteurs à allumage commandé. L’indice d’octane d’un carburant est déterminé en comparant, dans un moteur monocylindre à compression variable, sa tendance à la détonation avec celles de mélanges de référence d’indices d’octane connus. Les carburants de référence sont deux hydrocarbures purs choisis pour leur comportement extrême au point de vue détonation: l’heptane normal, très détonant et affecté conventionnellement d’un indice d’octane égal à 0, et un iso-octane, le triméthyl 2–2–4 pentane, réfractaire à la détonation et affecté d’un indice d’octane égal à 100. Néanmoins, l’obligation de produire des voitures disposant d’un pot catalytique à partir de 1970 a vu l’apparition de nouveaux composés. Les alkyles de plomb, néfastes pour les catalyseurs et l’environnement, ont de fait été remplacés par des éthers-carburants tels que le méthyl tert-butyl éther (MTBE), dans un premier temps, puis l’éthyl tert-butyl éther (ETBE) en Europe (France, Espagne, Allemagne, Belgique…) (tableau 1.1 et figure 1.3).

Figure 1.3. Structure des éthers-carburants et des alcools associés L’ETBE est le produit d’une synthèse chimique avec ajout d’éthanol sur de l’isobutène, tandis que le MTBE est produit grâce à l’ajout de méthanol sur de l’isobutylène. Ces composés oxygénés se caractérisent par des indices d’octane élevés Research Octane Number: RON), supérieurs à 100 (tableau 1.1). Pour une même famille de produits, les indices d’octane diminuent avec le nombre d’atomes de carbone, mais augmentent avec la ramification des chaînes hydrocarbonées. Pour des gains en indice d’octane du même ordre, les éthers-carburants présentent des avantages par rapport aux alcools comme l’éthanol et le méthanol. Entre autres, l’addition d’éthers n’engendre pas de démixtion eau/essence ; étant donnée la masse volumique propre des éthers, leur addition ne modifie pas la masse volumique des essences. Enfin, la présence d’éthers ne provoque pas d’altérations des matériaux contrairement au méthanol et même à l’éthanol. Par ailleurs, l’addition dans les essences de MTBE, d’ETBE ou d’éthanol permet de réduire les taux de monoxyde de carbone à l’échappement et d’hydrocarbures imbrûlés (tableau 1.2).  Certains pays européens ont fait le choix de l’ETBE pour remplacer le MTBE. Ceci permet en effet d’utiliser de l’éthanol produit à partir de la biomasse lors de la synthèse de l’ETBE et de lui conférer une qualification « biocarburant ». En 2011, sa consommation totale était de 3 millions de tonnes. Malgré l’utilisation croissante d’éthanol dans les essences, le marché de l’ETBE montre toujours une tendance positive (http://www.efoa.eu/). La concentration en ETBE dans les essences peut aller jusqu’à 22 % (http://www.biofuelstp.eu/etbe.html). Ce composé présente de plus l’avantage par rapport à l’éthanol d’avoir un meilleur ratio hydrogène / carbone, permettant ainsi un rejet moindre de CO2 par unité d’énergie et moins d’émissions de gaz à effet de serre GHG (Croezen et al., 2009). Enfin, il a été montré que les émissions de gaz venant des moteurs à essence pouvaient être réduites en améliorant la combustion avec l’ajout de 2-15 % de composés oxygénés au pétrole (Holopainen et al., 2013), l’ETBE étant même reconnu comme ayant des capacités supérieures au MTBE concernant l’indice d’octane (Yee et al., 2013).