essence
Distillat de pétrole raffiné dont l'intervalle de distillation se situe entre 40 et 220 °C.
Aujourd'hui, en France, un quart du pétrole consommé l'est sous forme d'essences pour automobiles. Ces essences, principalement composées d'un mélange d'alcanes, doivent désormais être performantes et surtout compatibles avec la protection de l'environnement.
Qualité d'une essence
Pour qu'une essence soit de qualité, elle doit répondre à deux critères différents:
– un critère énergétique : une essence doit, lors de sa combustion, fournir une énergie suffisante au fonctionnement du véhicule.
Cette combustion doit, en outre, se faire de manière très contrôlée, c'est-à-dire en empêchant tout risque d'auto-inflammation (inflammation spontanée du mélange air-essence avant l'allumage) lors de la compression du moteur.
Ce critère énergétique est indiqué par l'indice d'octane (IO) de l'essence.
– un critère écologique d'autre part : pour qu'une essence soit autorisée à la production, il faut que ses gaz d'échappement soient le moins polluant possible.
L'indice d'octane
L'indice d'octane d'un carburant mesure la faculté de celui-ci à se laisser comprimer dans un moteur sans détoner. Il est défini par comparaison avec deux hydrocarbures purs, dans des conditions bien précises : l'heptane (qui supporte mal la compression) et l'isooctane (2,2,4-triméthylpentane), auxquels on a attribué arbitrairement les valeurs respectives de 0 et 100.
Si x est l'indice d'octane d'un carburant, le cliquetis du moteur se produit dans les mêmes conditions qu'avec un mélange constitué de x parties d'isooctane et de 100 – x parties d'heptane.
Selon la technique expérimentale utilisée, on définit un indice d'octane recherche (RON) et un indice d'octane moteur (MON). Les deux indices sont différents ; l'indice RON est plus élevé. Il faut un indice d'octane d'autant plus élevé que le taux de compression du moteur est plus grand. Dans l'Union européenne, le carburant sans plomb doit satisfaire au minimum aux indices 95 RON et 85 MON ; le supercarburant correspond à 98 RON et à 88 MON.
La fabrication d'une essence
La distillation des pétroles
Les pétroles bruts sont des mélanges d'hydrocarbures qui ne peuvent être directement utilisés.
Pour séparer les différents constituants des pétroles, on procède industriellement, dans un premier temps, par distillation fractionnée sous pression atmosphérique. On recueille ainsi, en haut de colonne, un mélange gaz et naphta auquel on fait ensuite subir une seconde opération de distillation, sous pression élevée, afin de séparer les essences des autres constituants.
Les essences ainsi obtenues ne répondent cependant pas encore aux besoins des consommateurs et doivent être soumises à d'autres traitements tels que le reformage ou le craquage qui visent essentiellement à augmenter leur indice d'octane.
Le reformage et le craquage
Le reformage est une opération qui modifie la structure (et pas le nombre de carbones) des alcanes présents dans les essences légères issues de la distillation fractionnée des pétroles.
Ceci s'effectue à haute température (500 °C), sous pression (20 bars) et souvent en présence d'un catalyseur. Les alcanes de départ, généralement linéaires, subissent ainsi différentes modifications structurales (isomérisation avec ramification, cyclisation…) qui ont pour effet d'augmenter leur indice d'octane.
Le craquage consiste à transformer les alcanes lourds présents dans les huiles lourdes en produits plus légers par rupture des chaînes carbonées. Ces produits plus légers (généralement à 7 ou 8 atomes de carbone) entrent dans la composition des essences pour automobiles.
Les carburants de remplacement
Longtemps, pour améliorer l'indice d'octane des essences, étaient introduits dans les essences des corps à base de plomb, tels que le plomb-tétraéthyle et le plomb-tétraméthyle, qui représentent un danger pour l'environnement et qui peuvent provoquer le saturnisme.
En outre, la législation limite désormais les dégagements d'oxydes de carbone et d'oxydes d'azote par les pots d'échappement.
Les fabricants d'essence doivent aujourd'hui mettre au point des carburants susceptibles de rassembler toutes les qualités énergétiques et écologiques requises. Depuis quelques années, ils sont parvenus à limiter les teneurs en oxydes d'azote et en CO par l'utilisation des pots catalytiques. L'essence et le supercarburant traditionnels ont cédé la place au « sans plomb », commercialisé en France sous deux versions, le SP 95 et le SP 98, ayant un indice d'octane différent.
Quel avenir pour les essences « traditionnelles » ?
Le bon sens voudrait que le pétrole soit économisé et réservé à la pétrochimie, afin de limiter la dépendance des pays consommateurs envers les pays du Moyen-Orient d'une part , mais également en vue de limiter la pollution atmosphérique.
C'est dans cette optique que l'on cherche désormais à promouvoir les biocarburants. À plus long terme, on envisage de remplacer les moteurs à essence par des moteurs électriques auxquels l'énergie sera fournie par des piles à combustibles. Ces piles utiliseent l'oxydation de l'hydrogène (très abondant dans la nature), par l'oxygène, avec production d'eau. La pollution sera ainsi totalement supprimée. L'hydrogène, qui peut être produit par des réacteurs biologiques, est peut-être donc le carburant de l'avenir.