Essence (hydrocarbure)

Essence : Carburant

L’essence utilisée comme carburant dans les moteurs thermiques ou moteur à explosion à allumage commandé est un mélange d’hydrocarbures, auxquels sont parfois ajoutés d’autres produits combustibles ou adjuvants. On y trouve en moyenne :

20 à 30% d’alcanes, hydrocarbures saturés de formule C_nH_2n+2,
5% de cycloalcanes, hydrocarbures saturés cycliques,
30 à 45% d’alcènes, hydrocarbures non saturés,
30 à 45% d’hydrocarbures aromatiques, de la famille du benzène.

Ces produits sont, pour l’essentiel, issus de la distillation du pétrole. Il est vraisemblable que dans l’avenir, au fur et à mesure de l’épuisement des réserves, il faudra faire appel à la distillation des schistes bitumineux, comme cela s’est pratiqué il y a quelques décennies dans l’exploitation de la mine des Télots, à Autun.

Parmi les alcanes, deux jouent un rôle particulier : l’octane C₈H₁₈ et l’heptane C₇H₁₆.

La combustion d’un mélange d’air et de vapeur d’octane produit une explosion, dont le front de flamme dans le mélange se propage à une vitesse inférieure à la vitesse du son. Au contraire, pour l’heptane, la combustion provoque une détonation, le front de flamme se déplace plus vite que le son et, engendre une onde de choc.

En l'état actuel des technologies un moteur à détonation aurait une durée de vie très courte par rapport aux moteurs à explosion actuels.

Les vitesses de combustion des mélanges d’octane et d’heptane sont intermédiaires entre les deux précédentes, elles servent de référence pour déterminer l’indice d'octane d’un carburant à tester. Si, par exemple, le front de flamme d’un mélange d’air et de ce carburant se déplace à la même vitesse que pour un mélange comportant 95% d’iso-octane et 5% d’heptane, alors on dit que ce carburant a un indice d’octane de 95. Naturellement, cette détermination doit se faire dans des conditions normalisées. On comprend par ailleurs que les mélanges composés exclusivement d’heptane et d’octane auront tous des indices d’octane compris entre 0 et 100

Des mélanges avec d’autres produits permettent néanmoins d’avoir des indices d’octane supérieur à 100, il faut alors les définir par extrapolation : certaines essences de compétition, dites « essences aviation » atteignent environ 110. Pendant de très nombreuses années, on ajoutait à l’essence une certaine quantité de plomb tétraméthyle Pb(CH₃)₄ ou mieux de plomb tétraéthyle Pb(C₂H₅)₄ afin de diminuer la tendance à la détonation d’essences contenant un fort pourcentage d’heptane. C’était une manière d’augmenter artificiellement l’indice d’octane (on gagnait 10 points avec 1 g/l de PTE) et de favoriser la lubrification des moteurs mais cela conduisait à disperser dans l’environnement de fortes quantités de plomb, métal dont on connaît la toxicité. Les essences comportant du plomb sont désormais interdites. On connaît d’autres solutions, pas forcément exemptes d’inconvénients, par exemple utiliser davantage d’hydrocarbures aromatiques (beaucoup plus toxiques que les alcanes ...), ajouter des alcools (en provoquant des risques de corrosion des moteurs), etc.

Un carburant dont l’indice d’octane est trop faible a tendance à provoquer une combustion trop brutale, mais présente aussi une fâcheuse tendance à l’auto-inflammation lors de la compression dans les cylindres du moteur et au cliquetis. Plus le taux de compression du moteur est élevé, plus la température atteinte lors de la compression des gaz est élevée et plus l’indice d’octane doit se rapprocher de 100. Comme on le sait par ailleurs, l’augmentation du taux de compression améliore, conformément aux lois de la thermodynamique, le rendement du moteur, en augmentant l’écart des températures de la source chaude et de la source froide. Un moteur conçu pour fonctionner avec un carburant ayant un certain indice d’octane peut sans problème être alimenté avec un autre carburant d’indice plus élevé, mais pas l’inverse !

Deux valeurs de l’indice d’octane existent :

l’Indice d’Octane Recherche (Research Octane Number, RON) caractérise le comportement d’un carburant à bas régime ou lors des accélérations.
l’Indice d’Octane Moteur (Motor Octane Number, MON) évalue la résistance d’un carburant au cliquetis à haut régime.

Les divers types d’essences actuellement disponibles sont :

l’essence sans plomb 95 ou « Eurocarburant » (indice d’octane 95),
l’essence sans plomb 98 (indice d’octane 98),
le « super » (indice 98, en voie de disparition). Il ne contient plus de plomb mais du potassium pour l'« anti-récession des soupapes » et pose de ce fait des problèmes de fonctionnement .

L’essence sans plomb 98 est plus détergente que l’essence sans plomb 95 et se révèle plus corrosive, en particulier pour les pièces en élastomères (caoutchoucs). Ces deux carburants, rappelons-le, contiennent de fortes quantités de composants aromatiques qui sont très toxiques. Il faut donc éviter d’en respirer les vapeurs et ne pas s’en servir comme agent de nettoyage, de dégraissage ou de détachage.

Autres types d’essence (à compléter)

Essence aviation

C'est un carburant spécifique utilisée dans les moteurs d'avions à pistons. Elle est à très haut indice d'octane et traitée de façon à être moins volatile que l'essence ordinaire en particulier pour le vol en altitude. La plus utilisée en aviation légère est l'AVGAS 100LL (Low Lead). Elle est de couleur bleue.

Cette essence contient toujours du plomb tétraéthyle bien qu'il soit supprimé pour les automobiles. Compte tenu du prix atteint par ce carburant pour l'aviation légère, un certain nombre de tentatives sont faites pour développer des moteurs aviation diesel. Mais de nombreux moteurs à allumage commandé utilisant des essences automobiles sont utilisés, notamment les moteurs Rotax et Jabiru. On les trouve notamment pour les faibles puissances et les ULM.

Autres

On trouve en droguerie l’essence C, l’essence F, le « white spirit », l'essence G (éther de pétrole), etc. qui sont des mélanges d’hydrocarbures plus ou moins volatils et peu toxiques. Ce sont évidemment des produits très inflammables qu’il convient de manipuler loin de toute source de chaleur et dans des lieux bien aérés.

Outre le remplissage des briquets qui représente un usage très marginal (on parlait jadis d’essence à briquets), les essences de pétrole servent surtout de solvants qui servent à éliminer les taches de corps gras ou de diluants pour les peintures.

Prix de l'essence

En raison d'une importante dépendance de nombreux pays occidentaux auprès des pays de l'OPEP, les hydrocarbures sont fortement taxés. La politique européenne consiste à taxer l'énergie dans le but de :

Resteindre la consommation énergétique (sauvegarde des ressources planétaires et notamment de l'atmosphère) ;
Assurer une marge de prix qui pourrait absorber et/ou temporiser une augmentation trop brutale du cours du pétrole ;
Réduire la dépendance auprès des pays exportateurs ;
Assurer des revenus considérables à l'État.

En France, la TIPP constitue 80% du prix de l'essence.

Ces prix ont augmenté jusqu'à dépasser la barre des 1.50$ le 10 septembre 2005.

Aux États-Unis et au Canada, la politique est inverse, car la faible taxation permet d'offrir une essence bon marché ; les gouvernements respectifs priviligient "le niveau de vie des américains, qui n'est pas negociable" (sic. George W Bush, président des États-Unis d'Amérique) aux ressources planétaires.

Bien que les États-Unis disposent de ressources pétrolières (les USA étaient le premier producteur mondial de pétrole en 1920, assurant 80 % de sa production), ils sont principalement importateurs (exportation 20 000 barils/jour principalement vers le Canada, importation 10 000 000 barils/jour). Les États-Unis sont donc dépendants énergétiquement d'autres pays comme l'Arabie Saoudite, le Vénézuela ou le Canada. Suite à l'intervention de l'armée américaine en Irak et à la possibilité nouvelle d'importer des ressources depuis ce pays, les États-Unis importent environ 4% du pétrole irakien.

Liens externes

Voir un schéma détaillé sur un distributeur d'essence pour automobile.