Généralités sur le carburant

Couramment utilisés dans la vie professionnelle et courante, les carburants sont des combustibles qui alimentent un moteur (moteur thermique, fusée, etc.). Le moteur transforme l’énergie chimique du carburant en énergie mécanique ou en poussée. La principale caractéristique des carburants est d’avoir une grande densité énergétique, c’est-à-dire qu’ils contiennent beaucoup d’énergie pour une masse ou un volume réduit, ce qui accorde au système motorisé une grande autonomie (INRS, 2019). Un carburant contient un hydrocarbure dans le cas de l’hydrogène par exemple, on parle de combustible. Le carburant est souvent un liquide ou un gaz. Les carburants peuvent être classés de différentes manières. Généralement en trois groupes, les carburants fossiles, les biocarburants, ainsi que les ergols liquides (INRS, 2019).

Les carburants fossiles

Les carburants fossiles sont produits à partir de matières premières riches en carbone issues de la fossilisation de matières organiques comme le pétrole, le charbon ou le gaz naturel. Ces matières du sous-sol sont présentes en quantités limitées, leurs réserves s’épuisent donc au fur et à mesure de leur exploitation contrairement aux énergies renouvelables. Elles représentent aujourd’hui plus des trois quarts de la consommation mondiale d’énergie et sont essentielles pour répondre à un certain nombre des besoins de l’homme. (Suzanna, 2014) Les carburants fossiles sont extraits du pétrole par raffinage (qui est un processus de fractionnement du pétrole par distillation). Ce dernier se subdivise en plusieurs coupes qui seront traitées en fonction de l’usage. Parmi les groupes de carburants fossiles, nous avons (Christine, 2006) :

➤ le gazole (ou gasoil) : est obtenu par traitement de coupes moyennes du pétrole, et est destiné à être utilisé dans les moteurs diesel (moteurs thermiques à allumage par compression). Le gazole et le fioul domestique peut être destiné à la vente sous différentes appellation : gazole, gazole grand froid, diesel marine léger ou gazole pêche (coloré en bleu), fioul oil domestique ou FOD (coloré en rouge). Ces produits ont des compositions ou spécificités assez proches (Christine, 2006).
➤ le kérosène (ou carburéacteur ou jet A1) : le kérosène alimente les avions équipés de turboréacteurs. C’est un produit léger dont la coupe se situe entre les essences lourdes et le gazole (intervalle de distillation entre 175 °C et 225 °C). il est additionné avec plusieurs types d’additifs (additifs antioxydants ou antistatiques, inhibiteurs de corrosion) afin de répondre à des normes de qualité drastique dont notamment le maintien de ses propriétés en altitude (env. -50 °C) (Christine, 2006).
➤ les supercarburants (essences) : sont utilisés pour l’alimentation des moteurs thermiques à allumage commandé (l’explosion du mélange air/essence dans le cylindre est déclenchée par l’étincelle de la bougie). Ils proviennent de la distillation et des traitements de coupes légères du pétrole auxquelles ont été ajoutées des molécules de synthèses (additifs) et des composés oxygénés. Les supercarburants sont caractérisés par leur indice d’octane, par exemple le RON 95 ou 98 (Christine, 2006).
➤ le fioul lourd c’est un combustible principalement utilisé dans l’industrie (verrerie, papeteries) et les centrales thermiques (chauffage urbain, chaudières et fours industriels) pour la production d’électricité et de chauffage. C’est un des produits incontournables du raffinage, l’un des plus lourds avec le bitume. Il est issu des résidus de distillation (atmosphérique et sous vide) et des unités de viscoréduction et de craquage catalytique (Christine, 2006).
➤ le fioul oïl domestique (FOD) : possède des caractéristiques assez proches de celles du gazole et peut être mélangé avec des esters d’huiles végétales issues de l’agriculture. Il est obtenu par distillation et traitement de coupes moyennes du pétrole. Il est principalement utilisé comme combustible pour le chauffage mais peut aussi servir de carburant pour certains engins agricoles ou de travaux publics ou encore pour les bateaux de transport par voie fluviale (Christine, 2006).

Les ergols liquides

Les ergols liquides sont utilisés dans le domaine astronautique. Un ergol est une substance homogène employée seule ou en association avec d’autres substances et destinée à fournir de l’énergie. Les ergols sont les produits initiaux, séparés, utilisés dans un système propulsif à réaction. Ils sont constitués d’éléments oxydants (comburant) et réducteurs (carburant ou combustible) (Guibet, 2011). Les ergols sont classés selon :
➤ leur état : solide, liquide, gazeux (jamais utilisés) ou hybrides (liquide-solide) ;
➤ le nombre des constituants : monergol, diergol (ou biergol), triergol et ;
➤ leur température de conditionnement : cryotechniques, stockables, haute température (plus rares).

Les propriétés recherchées des ergols sont :
➤ une densité élevée pour réduire le volume des réservoirs (plus d’énergie par mètre cube emporté) ;
➤ une température d’ébullition la plus élevée possible (en lien avec la faible pression en altitude) ;
➤ une énergie de combustion (ou de décomposition) élevée ;
➤ des produits de combustion stables (faible dissociation) et ;
➤ des produits de combustion à faible masse molaire.
Voici une liste de quelques Ergols utilisés en astronomie :
➤ réducteurs (carburants) : hydrogène liquide (LH2), hydrazine (formule N2H4), hydrate d’hydrazine ;
➤ Oxydants (comburants) : oxygène liquide (LOX), peroxyde d’azote (formule N2O4), peroxyde d’hydrogène (formule H2O2), acide nitrique fumant rouge inhibé (IRFNA).

Le biocarburant

L’expression « biocarburant » (du grec bios, vie, vivant et du latin carbo, charbon, carbone) signifie que ce carburant est obtenu à partir de matériaux organiques. On emploie également les expressions « carburant vert ». Il est peut être plus approprié d’appeler ces carburants « agro carburants ». Les biocarburants (ou agro carburants) sont des carburants produits à partir de matériaux organiques renouvelables et non fossiles. Leur production peut se faire à partir d’huile, d’alcool obtenu par fermentation alcoolique de sucres ou d’amidon hydrolysé, de carburants gazeux obtenus à partir de la biomasse végétale ou animale (dihydrogène ou méthane), ou de charbon de bois (Hamad, 2009).

On distingue aussi les agro carburants de première et de seconde génération. Cette dénomination est utilisée pour distinguer les carburants issus des agro-ressources à finalité alimentaire, des carburants issus de source ligno-cellulosique (bois, feuilles, paille, etc.) (Hamad, 2009).