LE BIOETHANOL CARBURANT ETUDES TECHNIQUE …

1 0 LE BIOETHANOL CARBURANT ETUDES TECHNIQUE ET DES POSSIBILITES DE DEVELOPPEMENT DU MARCHE EN BELGIQUE Olivia Schoeling Juillet 2006 Bio thanol Document "FARR-Wal" Avec le soutien de la R gion wallonne, DG Agriculture R f. 2006_OS_02 1 1 2 CARACTERISTIQUES Stabilit des m Indice d' Contenu nerg Pression de Stabilit des m Indice de c Viscosit ..8 Contenu en Point flash ..9 ETHANOL/ TABLEAU 3 COMPATIBILITE MOTEURS A MOTEURS Ethanol/ 4 MOTEURS A MOTEURS Ethanol/ 5 EXPERIENCES A L' E5 E10 E25 (BRESIL)..18 E85 VFF (SUEDE, FRANCE)..18 E95 BUS DE STOCKHOLM (SUEDE)..18 EDIESEL SCANIA (DANEMARK).

2 19 6 CONCLUSION ETUDE Bio thanol Document "FARR-Wal" Avec le soutien de la R gion wallonne, DG Agriculture R f. 2006_OS_02 2 7 DEVELOPPEMENT DU MARCHE EN PRODUCTEURS ET DISTRIBUTEURS DE CARBURANTS FOSSILES EN MARCHE DE L'ESSENCE ET DU DIESEL EN PRODUCTION D'ETHANOL ET D DISTRIBUTION DES MELANGES ETHANOL/ESSENCE ET POSSIBILITES DE DEVELOPPEMENT DE FILIERES ISSUES DE L ETHANOL EN L'ETBE dans toutes les March de l'E85 et des L'E95 dans les transports en L'E-diesel dans les 8 REFERENCES Glossaire BE20 : m lange thanol:biodiesel:diesel (5:20:75) C, CO, CO2 : carbone, monoxyde de carbone, dioxyde de carbone E5 : m lange d essence et d thanol 5% Exx : m lange d essence et d thanol compris entre 0 et 85% d thanol ETBE : thyl tertio butyl ther H, HC : hydrog ne, hydrate de carbone M.

3 Million MON : motor octane number NOx : oxydes d azote O2 : oxyg ne PCI : pouvoir calorifique inf rieur RON : research octane number SP95, SP98 : essence sans plomb 95 ou 98 octane SO2 : dioxyde de soufre Tep : tonne quivalent p trole UPTR : Union professionnelle du Transport par Route VFF : v hicule flexi-fuel Bio thanol Document "FARR-Wal" Avec le soutien de la R gion wallonne, DG Agriculture R f. 2006_OS_02 3 1 Introduction Ce document a pour but de rapporter d'une part les caract ristiques techniques de l' thanol utilis comme CARBURANT , encore nomm bio thanol, l' mission de polluants li e sa combustion, et des exemples d'utilisation en tant que CARBURANT l' tranger. D'autre part, les possibilit s de d veloppement du march de l' thanol CARBURANT en Belgique seront explor es.

4 Ce rapport s'inscrit dans le cadre de l'actualit belge avec la prochaine cl ture de l'appel d'offres pour la production de biodiesel et de bio thanol en Belgique. Il existe en outre une opposition entre le potentiel de production d thanol et la diminution constante du march de l essence, incitant au d veloppement d alternatives l incorporation de 7%vol d thanol l essence. 2 Caract ristiques techniques Le bio thanol est utilis dans les moteurs essence, pur ou en m lange l'essence en diverses concentrations. Il peut galement tre br l dans les moteurs diesel sous forme d'E95 ( thanol 95%) ou m lang au diesel, pour former de l'E-diesel. Des d veloppements sont encore men s sur l'E-diesel.

5 Bio thanol Document "FARR-Wal" Avec le soutien de la R gion wallonne, DG Agriculture R f. 2006_OS_02 4 Ethanol/essence Les propri t s physiques de l' thanol sont pr sent es au tableau 1. Tableau 1. Propri t s physiques de l' thanol, l'ETBE et de l'essence standard (Ballerini et Alazard-Toux, 2006; Jossart et al., 2005) Propri t Ethanol Essence standard ETBE Masse molaire (g/mol) 46,07 102,5 102 C (% poids) 52,2 86,5 70,6 H (% poids) 13,1 13,5 13,7 O (% poids) 34,7 2,7 max 15,7 Masse volumique (kg/m ) 794 735 760 750 Chaleur latente de vaporisation (kJ/kg)1 854 289 321 Point d' bullition ( C) 78,4 30 190 72,8 PCI * massique (kJ/kg) 26 805 42 690 35 880 PCI * volumique (kJ/l) 21 285 32 020 26 910 Rapport stoechiom trique ** 8,95 14,5 12,1 RON ** 120 130 95 min 108 112 MON ** 96 100 85 min 96 - 100 Tension de vapeur (kPa)

6 200 60 45 * Pouvoir calorifique inf rieur ** rapport air/ thanol ou air/hydrocarbures des essences, calcul partir de l' quation stoechiom trique de combustion de l' thanol ou des essences ** Indice d'octane recherche ** Indice d'octane moteur Stabilit des m langes Par nature, le m lange d' thanol avec des hydrocarbures n'est pas stable en pr sence d'eau. En effet, l'eau pr sente dans les essences contenant de faibles teneurs en thanol peut provoquer une d mixtion du CARBURANT , avec pour r sultat la formation de deux phases : l'une contenant l'eau et une grande partie de l' thanol et l'autre contenant l'essence et une petite fraction d' thanol. Ce ph nom ne peut tre vit en contr lant l'humidit lors du stockage du CARBURANT ou en ajoutant un co-solvant, le tertiobutylalcool (TBA) (Ballerini et Alazard-Toux, 2006).

7 L E85 ne pr sente pas ce ph nom ne, l eau tant soluble dans l thanol. 1 La chaleur latente de vaporisation est la quantit d' nergie n cessaire pour qu'une unit de masse d'un corps change d' tat (de liquide gaz). La transformation a lieu temp rature (en l'occurrence, temp rature d' bullition) et pression constantes. Cette absorption d' nergie par le liquide (ici, l' thanol), provoque le refroidissement de son environnement (ici, la chambre de combustion). C'est ce qu'on appelle le cooling effect. Bio thanol Document "FARR-Wal" Avec le soutien de la R gion wallonne, DG Agriculture R f. 2006_OS_02 5 Indice d'octane L'indice d'octane2 de l' thanol est tr s lev.

8 L'ajout d' thanol l'essence sans plomb permet d'am liorer ce param tre. Il en r sulte une importante r sistance au cliquetis du moteur. Par ailleurs, cela permet galement une optimisation du fonctionnement du moteur en termes de taux de compression, d'avance l'allumage (Ballerini et Alazard-Toux, 2006) et d'am lioration du rendement du moteur. Contenu nerg tique L' thanol est un alcool, c'est- -dire une cha ne carbon e contenant de l'oxyg ne (O2). La pr sence d'O2 r duit son contenu nerg tique par rapport l'essence et augmente en cons quence la consommation de CARBURANT (Ballerini et Alazard-Toux, 2006). Dans le tableau 1, on voit clairement que le pouvoir calorifique inf rieur de l' thanol est bien inf rieur celui de l'essence.

9 Pression de vapeur Une cons quence du m lange thanol/essence est la formation d'az otropes3 thanol/hydrocarbures l gers qui provoque une augmentation de la pression de vapeur4 (Ballerini et Alazard-Toux, 2006). La figure 1 pr sente l' volution de la tension (ou pression) de vapeur de l'essence contenant des concentrations en thanol variant de 0 100%vol. L'ajout d' thanol l'essence provoque 2 L'indice d'octane mesure la valeur anti-d tonante d'un CARBURANT dans un moteur allumage command . L'hydrocarbure servant de r f rence est l'isooctane, qui ne d tone pas et dont l'indice vaut 100 par d finition. Lorsqu'il y a d tonation, la combustion dans le cylindre a lieu dans des conditions anormales qui fatiguent l'embiellage et le vilebrequin : le moteur cliquette.

10 Deux indices sont utilis s : le Research Octane Number (RON) et le Motor Octane Number (MON). Les conditions exp rimentales de d termination de ces indices pour un CARBURANT donn sont diff rentes : les indices r sultant sont d s lors diff rents pour un m me CARBURANT . En Europe, le RON est l'indice donn la pompe. 3 Un az otrope est un m lange de liquides qui bout temp rature fixe en gardant une composition fixe. La temp rature d' bullition du m lange n'est pas n cessairement comprise entre les temp ratures d' bullition des composants. La composition d'un az otrope varie avec la pression. 4 La pression de vapeur est la pression partielle de la vapeur d'un corps pr sent galement sous forme liquide ou solide.