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Un carburant est un combustible qui, mélangé à un comburant, permet de mettre en combustion rapide un mélange gazeux dans un moteur (moteur à combustion interne, moteur-fusée, etc.) en transformant l'énergie chimique du carburant[1] 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 réduits, ce qui accorde au système motorisé une grande autonomie. Plusieurs produits pétroliers sont utilisés comme carburant dans de nombreux moteurs.

Typologie

Un carburant contient souvent un mélange d'hydrocarbures[2]. Dans le cas de l'hydrogène par exemple, on parle de combustible. Le carburant est souvent un liquide et parfois un gaz. Il est stocké dans le réservoir des véhicules. La contenance approximative en carburant liquide d'un réservoir de véhicule automobile varie de trente litres (voitures peu puissantes) à cent litres (voitures très puissantes)[3], et beaucoup plus pour les bus, camions...

Pour limiter l'émission de gaz à effet de serre à base carbone, certains constructeurs de moteurs lancent des essais d'utilisation d'ammoniac comme carburant. L'utilisation de l'ammoniac comme carburant dans les turbines à gaz industrielles est en cours de développement depuis 2021 chez certains constructeurs[4].

Les carburants peuvent être classés de différentes manières. On peut par exemple distinguer les carburants fossiles, des biocarburants, des ergols.

Carburants fossiles
Ils proviennent de la transformation des matières organiques mortes mélangées à divers minéraux à de grandes profondeurs. Cette transformation nécessite plus d'un million d'années et se déroule à des températures et pressions très élevées. Les carburants fossiles sont en quantité limitée sur terre. La diminution future de la production de carburants est traitée dans l'article sur le pic de production. Les carburants issus du pétrole sont aussi appelés hydrocarbures.
Biocarburants (agrocarburants)
Ils proviennent de plantes ou animaux (non fossilisés). Parmi les produits développés commercialement, citons le bioéthanol et le biogazole. Le préfixe « bio » a rapport avec l’agriculture mais pas avec l'écologie[5].
Ergols liquides
Les ergols liquides voire solides sont utilisés dans les moteurs de fusées anaérobies, rare type de moteur capable de fonctionner en dehors de l'atmosphère.

Signalétiques européennes

Station-service en Islande, avec trois carburants, dont un SP95 et un diesel.

En Europe, une signalétique uniformisée a été mise en place à compter du dans les États membres de l'Union européenne ainsi qu'en Islande, au Liechtenstein, en Macédoine, en Norvège, en Serbie, en Suisse et en Turquie[6]. Dans le cas de la France[6], cette nouvelle signalétique cohabite avec la signalétique existante.

Pour l'essence et le gazole, le chiffre fait référence à la teneur en biocarburant[6].

Pour l'essence, repérée par une étiquette ronde[7],[6] :

  • E5 : sans plomb, que l'indice d'octane soit 95, 98, 100 ou 102 ;
  • E10 : SP95-E10 ;
  • E85 : superéthanol.

Pour le gazole, repéré par une étiquette carrée[7],[6] :

  • B7 : gazole actuellement commercialisé ;
  • B10 : variante de gazole comprenant 10 % de biocarburants, autorisé dans certains pays comme la France depuis 2018[8] ;
  • XTL : diesel synthétique.

Pour les carburants gazeux, repérés par une étiquette losange[7],[6] :

Les carburants, un élément stratégique

Les carburants, encore le plus souvent dérivés du pétrole, deviennent stratégiques dans l'économie de nombreux secteurs industriels, agricoles, forestiers, halieutiques, tourisme, aviation, marine marchande. L'augmentation des prix du pétrole et la perspective d'un épuisement de la ressource ont incité les gros utilisateurs de carburants à demander à leurs états des aides financières ou une défiscalisation. L'OCDE alerte sur le fait qu'outre le fait que ces mesures coûtent cher (par exemple, les subventions aux carburants des agriculteurs existent dans la plupart des pays de l’OCDE), et les allègements fiscaux en faveur de l’agriculture représentent à eux-seuls une perte pour l’État d’environ 950 millions d'euros en France et 2,3 milliards de dollars aux États-Unis), elles sont un obstacle à l’efficacité énergétique et aux alternatives propres, sûres et renouvelables. L'OCDE note aussi que les aides à l’agriculture étant souvent liées à la production, elles encouragent encore la consommation de carburant fossile, notamment via l'usage d’intrants tels que les pesticides et les engrais[9].

Carburants et moteurs

Les moteurs à combustion interne ne peuvent pas accepter tout type de carburant.

Les moteurs à allumage commandé, communément appelés « moteurs à essence », peuvent fonctionner aussi bien avec de l'essence que du GPL, du GNV et d'autres gaz, et parfois avec un mélange de bioéthanol et d'essence voire d'éthanol pur[alpha 1] ; certaines adaptations des moteurs sont nécessaires en fonction du carburant.

Dans les moteurs à essence anciens, la formation du mélange avec l'air était assurée par un carburateur avant son admission dans les cylindres par les soupapes ; dans les moteurs modernes, le système du carburateur est remplacé par un système d'injection indirecte ou directe. Plus généralement, l'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne (moteur à piston ou bien moteur à réaction d'avion ou de fusée) est assurée à l'aide d'injecteurs.

Un moteur Diesel peut fonctionner avec du gazole classique, aussi appelé « pétrodiesel », ou avec un mélange de biogazole et de gazole, voire de biogazole (huiles minérales ou végétales) pur ou même d'huiles lourdes pour les moteurs d'engins et de bateaux. Sur un méthanier, le moteur peut aussi fonctionner avec du GPL revenu en phase gazeuse. Ici aussi, des adaptations du moteur ou de ses réglages peuvent s'avérer nécessaires pour changer de carburant.

Carburants courants

carburant PCI (MJ/kg)
Essence (automobile) 45 - 48.3
Essence (aviation) 44,0
GPL 46,1
Fioul ou gazole 42,5
Kérosène 43,3
GNV 48,0
Dihydrogène 120,0
Isooctane 44,4
Isoheptane 44,6

Tableau des densités d'énergie

Carburant Densité énergétique
spécifique
(MJ/kg)		 Densité énergétique
volumétrique
(MJ/L)		 CO2 produit par combustion
(kg/kg)
Carburants liquides d'origine biologique
Huile de pyrolyse 17,5 21,35 (En estimant que le contenu en carbone est 23 % wt + O2 masse) : 0,84
Méthanol (CH3-OH) 19,9 – 22,7 15,9 1,37
Éthanol (CH3-CH2-OH) 23,4 – 26,8 23,4 1,91
Butanol (CH3-(CH2)3-OH) 36,0 29,2 2,37
Graisse 37,67 31,68 [Composition moyenne à insérer ici]
Biogazole 37,8 33,3 – 35,7 ~2,85
Huile de tournesol (C18H32O2) 39,49 33,18 (12 % (C16H32O2) + 16 % (C18H34O2) + 71 % AL + 1 % ALA) : 2,81
Huile de ricin (C18H34O3) 39,5 33,21 (1 % PA + 1 % SA + 89,5 % ROA + 3 % OA + 4,2 % AL + 0,3 % ALA) : 2,67
Huile d'olive (C18H34O2) 39,25 - 39,82 33 - 33H (15 % (C16H32O2) + 75 % (C18H34O2) + 9 % LA + 1 % ALA) : 2,80
Carburants gazeux
Méthane (CH4) 55 – 55,7 (liquéfié) 23,0 – 23,3 (Le méthane est un gaz à effet de serre.) 2,74
Dihydrogène (H2) 120 – 142 (liquéfié) 8,5 – 10,1 (Production et liquéfaction de l'hydrogène) 0,0
Carburants d'origine fossile
Charbon 29,3 – 33,5 39,85 - 74,43 (En ne comptant pas : CO, NOx, sulfates et particules) : ~3,59
Pétrole 41,868 28 – 31,4 (En ne comptant pas : CO, NOx, sulfates et particules) : ~3,4
Essence 45 – 48,3 32 – 34,8 (En ne comptant pas : CO, NOx, sulfates et particules) : ~3,30
Gazole (Diesel) 48,1 40,3 (En ne comptant pas : CO, NOx, sulfates et particules) : ~3,4
Gaz naturel 38 – 50 (liquéfié) 25,5 – 28,7 (Éthane, propane et butane N/C : CO, NOx et sulfates) : ~3,00
Éthane (CH3-CH3) 51,9 (liquéfié) ~24,0 2,93

Pouvoir calorifique inférieur (PCI) de composés organiques purs (à 25 °C)

Combustible MJ/kg kJ/L BTU/lb kJ/mol
Paraffines (terme désuet en chimie - Alcanes est le nom d'usage actuel)
méthane 50,03 35,862 21 499,86 803,3
éthane 47,794 --- --- 1 437,11
propane 46,357 --- --- 2 044,13
butane 45,752 --- --- 2 653,6
n-pentane 45,357 28,17 --- 3 272,45
n-hexane 44,752 29,51 --- 3 856,52
n-heptane 44,566 30,47 --- 4 465,59
n-octane 44,427 31,10 --- 5 064,7
n-nonane 44,311 31,24 --- 5 683,11
n-décane 44,240 31,45 --- 6 294,54
n-undécane 44,194 32,54 --- 6 907,88
n-dodécane 44,147 32,91 --- 7 519,77
Isoparaffines
isobutane 45,613 --- --- 2 651,12
isopentane 45,241 28,01 --- 3 264,08
2-méthylpentane 44,682 29,04 --- 3 850,50
2,3-diméthylbutane 44,659 29,30 --- 3 848,50
2,3-diméthylpentane 44,496 30,75 --- 4 458,58
2,2,4-triméthylpentane 44,310 30,57 --- 5 061,46
Naphtènes
cyclopentane 44,636 32,94 --- 3 130,45
méthylcyclopentane 44,636 --- --- 3 756,54
cyclohexane 43,450 33,83 --- 3 656,73
méthylcyclohexane 43,380 --- --- 3 756,54
Oléfines
éthylène 47,195 --- --- 1 323,97
propylène 45,799 --- --- 1 927,20
but-1-ène 45,334 --- --- 2 543,52
(Z)-but-2-ène 45,194 --- --- ---
(E)-but-2-ène 45,124 --- --- ---
isobutène 45,055 --- --- 2 527,86
pent-1-ène 45,031 --- --- 3 158,15
2-méthylpent-1-ène 44,799 --- --- ---
hex-1-ène 44,426 --- --- 3 738,86
Dioléfines
buta-1,3-diène 44,613 --- --- 3 218,77
isoprène 44,078 --- --- 3 002,46
Dérivés nitrés
nitrométhane 10,513 --- --- 641,71
nitropropane 20,693 --- --- 1 842,66
Acétyléniques
acétylène 48,241 --- --- 2 801,79
méthylacétylène (propyne) 46,194 --- --- 1 850,71
but-1-yne 45,590 --- --- 3 836,83
pent-1-yne 45,217 --- --- ---
Aromatiques
benzène 40,170 35,08 --- 3 137,75
toluène 40,589 34,98 --- 3 739,80
o-xylène 40,961 36,04 --- ---
m-xylène 40,961 35,22 --- ---
p-xylène 40,798 35,08 --- ---
éthylbenzène 40,938 35,48 --- 4 346,18
1,2,4-triméthylbenzène 40,984 --- --- ---
propylbenzène 41,193 --- --- ---
cumène 41,217 --- --- 4 953,93
Alcools
méthanol 19,937 15,77 --- 638,81
éthanol 28,865 22,77 --- 1 329,76
n-propanol 30,680 24,54 --- 1 843,71
isopropanol 30,447 23,90 --- 1 829,71
n-butanol 33,075 --- --- 2 451,57
isobutanol 32,959 --- --- 2 442,97
tertiobutanol 32,587 --- --- 2 415,40
n-pentanol 34,727 --- --- ---
Éthers
méthoxyméthane 28,703 --- --- 1 322,30
éthoxyéthane 33,867 --- --- 2 510,27
propoxypropane 36,355 --- --- 3 714,56
butoxybutane 37,798 --- --- 1 741,29
Aldéhydes et cétones
méthanal 17,259 --- --- 518,21
éthanal 24,156 --- --- 1 064,13
propanal 28,889 --- --- 1 677,84
butanal 31,610 --- --- 1 330,13
acétone 28,548 --- --- 2 460,13
Autres espèces
carbone (graphite) 32,808 --- --- 394,04
dihydrogène 120,971 --- --- 241,942
oxyde de carbone 10,112 --- --- 283,23
ammoniac 18,646 --- --- 317,55
soufre 9,163 --- --- 587,34

Biocarburants

Distributeurs pétroliers


Notes et références

Notes

  1. ↑ Le moteur doit être adapté à cet usage à cause des risques de corrosion.

Références

  1. ↑ « Les carburants : une source d'énergie chimique », un article CultureSciences-Chimie de l’École normale supérieure-DGESCO.
  2. ↑ Informations lexicographiques et étymologiques de « carburant » dans le Trésor de la langue française informatisé, sur le site du Centre national de ressources textuelles et lexicales
  3. ↑ « Fiche technique Porsche Panamera », sur autotitre.com (consulté le 27 juillet 2018).
  4. ↑ Le but est de brûler 100 % d'amoniac dans certaines turbines GE -Goal is to fire up to 100% ammonia in certain GE turbines).
  5. ↑ Salomé Vincendon, « Les biocarburants : une filière pas si bio », sur lexpress.fr, 11 juin 2018 (consulté le 27 juillet 2018)
  6. 1 2 3 4 5 6 « VIDEO. Carburants: Une nouvelle signalétique européenne entre en vigueur à la pompe », sur 20minutes.fr, (consulté le ).
  7. 1 2 3 Pascal Pennec, « Signalétique des carburants : tout va changer ! », sur autoplus.fr, (consulté le ).
  8. ↑ Arnaud Murati, « Un nouveau gazole B10 pour l'instant inutile », sur pro.largus.fr, (consulté le ).
  9. ↑ Dans de nombreuses régions agricoles de l’OCDE, les niveaux de pollution dépassent les normes de qualité de l’eau potable, sur oecd.org, consulté le 28 décembre 2018

Annexes

Bibliographie

  • Jean-Claude Guibet et Emmanuelle Faure, Carburants et moteurs : technologies, énergie, environnement, Ophrys, , 819 p. (ISBN 978-2-7108-0704-9, lire en ligne)

Articles connexes

Liens externes