II. 3) Comparaison avec le diesel

 

 

     Nous avons synthétisé du biodiesel comme nous venons de vous le montrer dans la partie précédente. Afin de répondre à notre problématique il faut maintenant chercher à savoir si le biodiesel est plus productif (énergie produite) et plus respectueux de l’environnement.


1.pngB100 signifie biodiesel à 100%

 

     Les comparaisons que nous allons établir seront d’abord centrées autour de l’utilisation des caractéristiques de ces deux énergies (diesel/biodiesel), puis sur la comparaison énergétique de ces énergies et enfin sur leur « cycle de vie ».

 

a) Comparaison des caractéristiques physico-chimiques

     Une fois synthétisé, le biodiesel présente des propriétés physico-chimiques très proches de ceux du diesel conventionnel.

Ce tableau récapitule quelques données importantes :

 

Caractéristiques

Diesel

Biodiesel

Masse volumique (kg/m-3, à 15°C)

830

880

Viscosité à 40°C (mm2/s-1)

3-5

4

Indice de cétane

49-52

50-53

PCI Massique à 20°C

(KJ/kg-1)

42 300

37 700

PCI Volumique à 20°C

(KJ/L-1)

35 000

33 000

Point de trouble en °C

-5

-3

Teneur en soufre (mg/kg-1)

350

<0.1

 

     D’après toutes ces données on peut remarquer qu’après trans-estérification de l’huile de colza, les caractéristiques du biodiesel sont très proches de celles du diesel.

      PCI  massique : Il s’agit de la quantité d’énergie libérée lors de la combustion d’un kilogramme de carburant.

      PCI  volumique : C’est la quantité d’énergie libérée lors de la combustion d’un litre de carburant.

     La viscosité : C’est également une propriété importante. Elle influe sur le fonctionnement de l’injecteur en diminuant la pression d’injecteur et en rendant plus difficile l’atomisation du gazole dans la chambre de combustion.

     Indice de cétane : L'indice de cétane évalue la capacité d'un carburant à s'enflammer. Cette caractéristique est particulièrement importante pour le gasoil où le carburant doit ''s'auto enflammer'' sous l'effet de la compression de l'air enfermé dans le cylindre.
Le zéro de l'échelle de cet indice est donné par la valeur du méthylnaphtalène qui a une forte résistance à l'inflammation et la valeur 100 est donnée par le cétane qui s'enflamme facilement.

     La masse volumique : C’est une propriété importante. En effet, les pompes et injecteurs sont réglés pour fournir un volume, il faut que ce volume corresponde à une quantité précise de matière, donc impose une valeur à la masse volumique.

  • Si p trop faible, il y a perte de matière entraînant une chute de puissance

  • Si p trop fort, il y a excès de matière entraînant une combustion incomplète

La masse volumique peut varier selon le gazole entre : 0.811 kg/L et 0.857 kg/L
La masse volumique des biodiesels est légèrement plus élevée que celle des gazoles :
Pour un gazole routier il faut que la densité soit comprise entre 0.820 kg/L et 0.860 kg/L (norme EN 590)
Or, la densité de l’huile de colza est de 0.916 kg/L.

     Une des raisons de la transestérification est la chute de densité, la densité des esters de colza étant de 0.880 kg /L.

 

b) Comparaison énergétique


2.png

     Sur cette photo tirée d’un protocole expérimental, que nous n’avons pas pu réaliser au lycée, on observe que le Diesel pur à droite possède une flamme plus grande que le Diesel mélanger avec du biodiesel à 10%.
     On observe également que le Diesel rejette plus de déchet lors de sa combustion (résidus noirs sur la canette) contrairement au mélange de gauche.
     D’après les conclusions de l’expérience, le Diesel pur est le carburant qui libère le plus d’énergie lors de sa combustion. Mais l’expérience permet également de constater que l’écart d’énergie libérée est assez faible.

 

Conclusion de l’expérience :

     Avec le diesel pur, les 60°C sont atteints plus vite qu’avec le mélange diesel-biodiesel (10%) mais l'écart n'est pas important : moins d'une minute. Donc le biodiesel à presque la même valeur énergétique que le diesel.
Mais le diesel pur dégage plus de déchets que le mélange écologique.

 


c) Le cycle de vie : comparaison (ACV)

 

     EMISSION DE CO2 LORS DE LA PRODUCTION ET DE L’UTILISATION DE DIFFERENTS CARBURANTS (En grammes de CO2/Méga Joule)

 

 

PRODUCTION

COMBUSTION

TOTAL

ESSENCE

 

11,35

100,11

111,46

DIESEL

 

8,60

87,59

96,19

BIODIESEL

 

0,01

68,38

68,39

BIODIESEL 20%

 

6,88

83,75

90,73

 

     D’après le tableau récapitulatif des émission de CO2 de certains carburants, le biodiesel rejette très peu de dioxyde de carbone lors de sa production (synthèse) et peu lors de sa combustion (utilisation). Effectivement ces rejets de COsont majoritairement compensés par l’absorption des oléagineux à l'origine du biodiesel.
Pour le diesel, lors de l’extraction, la pollution est faible. C’est lors du raffinage (production) du pétrole extrait qu’il y a rejet de déchets polluant et également lors de son utilisation.

    Mais ces données sont à nuancer : il ne prend pas en compte la culture du colza et celle des cannes à sucre et/ou de betteraves rouges pour la production d’éthanol nécessaires pour la synthèse du biodiesel. En effet, il n’inclut pas la pollution effectuée lors des cultures, et ne présente que les rejets de CO2, or d’autres gaz sont plus nocifs et représentent une pollution plus importante que ce gaz :

- particules( contribuant à la suie) : -50%,
- sulfates ( cause des pluies acides) : -100%.

- monoxyde de carbone ( carbone imbrûlé qui est un gaz à effet de serre) : -50%

 

 

Conclusion :

 

     D’après les comparaisons effectuées, on peut dire que le biodiesel est un carburant très proche du diesel, tant au niveau des caractéristiques qu’au niveau de l’énergie libérée. On remarque également que lors de l’utilisation, la pollution du biodiesel est largement plus faible que celle du diesel normal. Cependant, si on regarde en amont de la production du biodiesel (culture surtout) on constate que la pollution devient importante (érosion, engrais et pesticides).

 




 

Suite → III. 1) Les avantages 

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