Le biodiesel fait référence à un carburant diesel à base d’huile végétale ou de graisse animale constitué d’esters alkyliques (méthyliques, éthyliques ou propyliques) à longue chaîne. Le biodiesel est généralement fabriqué par réaction chimique de lipides (par exemple, huile végétale, huile de soja, graisse animale (suif)) avec un alcool produisant des esters d’acides gras.
Le biodiesel est destiné à être utilisé dans les moteurs diesel standard et se distingue donc des huiles végétales et des huiles usées utilisées pour alimenter les moteurs diesel convertis. Le biodiesel peut être utilisé seul ou mélangé avec du pétrodiesel dans toutes les proportions. Les mélanges de biodiesel peuvent également être utilisés comme mazout.
Le National Biodiesel Board (États-Unis) a également une définition technique du « biodiesel » en tant qu’ester mono-alkylique.
Propriétés
Le biodiesel a des propriétés lubrifiantes et un indice de cétane prometteurs par rapport aux carburants diesel à faible teneur en soufre. Les carburants à pouvoir lubrifiant plus élevé peuvent prolonger la durée de vie utile des équipements d’injection de carburant à haute pression qui dépendent du carburant pour leur lubrification. Selon le moteur, cela peut inclure des pompes d’injection haute pression, des injecteurs de pompe (également appelés injecteurs unitaires) et des injecteurs de carburant.
La valeur calorifique du biodiesel est d’environ 37,27 MJ / kg. C’est 9% de moins que le pétrodiésel ordinaire numéro 2. Les variations de la densité énergétique du biodiesel dépendent davantage de la matière première utilisée que du processus de production. Néanmoins, ces variations sont moins importantes que pour le pétrodiesel. On a prétendu que le biodiesel conférait un meilleur pouvoir lubrifiant et une combustion plus complète, augmentant ainsi le rendement énergétique du moteur et compensant en partie la densité d’énergie plus élevée du pétrodiesel.
La couleur du biodiesel varie du brun doré au brun foncé, en fonction de la méthode de production. Il est légèrement miscible à l’eau, a un point d’ébullition élevé et une faible pression de vapeur. Le point d’éclair du biodiesel dépasse 130 ° C (266 ° F), ce qui est nettement plus élevé que celui du diesel à base de pétrole, qui peut être aussi bas que 52 ° C (126 ° F). Le biodiesel a une densité d’environ 0,88 g / cm³, supérieure à celle du pétrodiesel (environ 0,85 g / cm³).
Le biodiesel ne contient pratiquement pas de soufre et est souvent utilisé comme additif dans le carburant diesel à très faible teneur en soufre (ULSD) pour faciliter la lubrification, car les composés soufrés contenus dans le pétrodiesel fournissent une grande partie du pouvoir lubrifiant.
Compatibilité avec les matériaux
Plastiques
Il est compatible avec le polyéthylène haute densité. Lorsque le PVC se dégrade lentement. Certains polymères les dissolvent en contact direct.
Métaux
Il affecte les matériaux à base de cuivre, il attaque également le zinc, l’étain, le plomb et la fonte. Les matériaux en acier inoxydable et en aluminium sont immunisés.
Caoutchouc
Le biodiesel décompose le caoutchouc naturel de certains composants anciens du moteur.
Gélification
Lorsque le biodiesel refroidit à un certain point, certaines molécules s’agrègent et forment des cristaux. Le carburant commence à se « couvrir » une fois que les cristaux deviennent gros (un quart de la longueur d’onde de la lumière visible). Ce point s’appelle le point de nuage. Plus le carburant est froid, plus les cristaux sont gros. La température la plus basse à laquelle le biodiesel traverse un filtre de 45 microns est appelée point de colmatage du filtre froid (CFPP). À des températures plus basses, le biodiesel se gélifie puis se solidifie. En Europe, il y a beaucoup de différence entre les pays. La température à laquelle le biodiesel pur commence à se gélifier dépend du mélange d’esters et, par conséquent, de la matière première utilisée. Par exemple, s’il est fabriqué à partir de sébum, il a tendance à se gélifier vers 16 ° C.
De nombreux additifs sont ajoutés au biodiesel pour abaisser cette température. Une autre solution consiste à mélanger du biodiesel avec du diesel ou du kérosène. Une autre solution consiste à ajouter un réservoir secondaire de biodiesel à celui de gazole: le premier démarre et chauffe le second et, une fois la température nécessaire atteinte, l’alimentation est modifiée.
Pollution de l’eau
Le biodiesel peut contenir de petites quantités d’eau, mais elles posent problème. Bien que le biodiesel ne soit pas miscible à l’eau, il est hygroscopique comme l’éthanol, c’est-à-dire qu’il absorbe l’eau de l’humidité atmosphérique. Une des raisons pour lesquelles le biodiesel est hygroscopique est la persistance des mono et diglycérides laissés par une réaction incomplète. Ces molécules peuvent agir en tant qu’émulsifiant, permettant ainsi à l’eau de se mélanger au biodiesel. D’autre part, il peut y avoir des résidus d’eau dus au traitement ou à la condensation du réservoir de stockage. La présence d’eau pose problème car:
L’eau réduit la chaleur de combustion du combustible en vrac. Cela signifie plus de fumée, plus de difficultés de démarrage et une efficacité énergétique moindre.
L’eau provoque la corrosion des composants essentiels du système d’alimentation en carburant: pompes à carburant, pompes d’injection, conduites de carburant, etc.
L’eau et les microbes qui l’accompagnent obstruent et filtrent les filtres en papier pour le carburant, ce qui entraîne une défaillance prématurée de la pompe à carburant en raison de l’ingestion de grosses particules.
L’eau gèle pour former des cristaux de glace à environ 0 ° C (32 ° F). Ces cristaux fournissent des sites de nucléation et accélèrent la gélification du combustible résiduel.
L’eau accélère la croissance des colonies microbiennes, ce qui peut obstruer le système d’alimentation en carburant. Des rapports font état d’utilisateurs de biodiesel qui ont chauffé les réservoirs de carburant pour résoudre le problème des microbes.
De plus, l’eau peut provoquer des piqûres sur les pistons d’un moteur diesel.
Réactions de synthèse
Le processus de transestérification consiste à combiner l’huile (généralement de l’huile végétale) avec un alcool léger, généralement du méthanol, et à laisser comme résidu du propanotriol (glycérine) à valeur ajoutée pouvant être utilisé par l’industrie cosmétique, entre autres.
Transestérification
Les graisses des animaux et des plantes sont généralement constituées de triglycérides, qui sont des esters d’acides gras libres avec du glycérol. Dans le processus, l’alcool est déprotoné (retiré d’un cation hydrogène d’une molécule) avec une base pour former un nucléophile (anion avec une paire d’électrons libre) plus fort. L’éthanol et le méthanol sont couramment utilisés. Comme le montre le diagramme, la réaction n’a pas de réactifs autres que les triglycérides et l’alcool.
Dans des conditions environnementales normales, la réaction peut ou non se produire très lentement. La chaleur est utilisée pour accélérer la réaction, en plus d’un acide ou d’une base. Il est important de noter que l’acide ou la base ne sont pas consommés pendant la réaction, c’est-à-dire qu’ils sont des catalyseurs. Presque tout le biodiesel est produit à partir d’huiles végétales vierges en utilisant une base comme catalyseur, car il s’agit de la méthode la plus économique, car elle nécessite de basses températures et pressions et une conversion de 98%. Cependant, il existe d’autres méthodes utilisant des acides, comme les catalyseurs, qui sont plus lentes.
Au cours du processus d’estérification, le triglycéride réagit avec un alcool en présence d’un catalyseur, généralement des hydroxydes forts (NaOH ou KOH). Le titrage acide-base a pour but de connaître la quantité de base nécessaire pour neutraliser tous les acides gras libres, puis mener à son terme la réaction.
Transestérification à l’aide de bases
Dans ce cas, la transestérification est réalisée par le mécanisme réactionnel connu sous le nom de substitution nucléophile dans l’acyle, en utilisant une base forte, capable de déprotoner l’alcool, en tant que catalyseur. Généralement, la base est dissoute dans de l’alcool pour la disperser dans toute l’huile. L’hydroxyde doit être très sec: toute quantité d’eau dans le processus augmente les chances de saponification et produit des savons consommant la base. Une fois que le mélange d’alcool et de base est fait, est ajouté au triglycéride.
L’atome de carbone du groupe carbonyle de l’ester de triglycéride supporte une densité de charge positive et l’atome d’oxygène du groupe carbonyle, plus électronégatif, a une densité de charge plus élevée, avec laquelle la liaison est polarisée
Les mélanges
Les mélanges de biodiesel et de diesel conventionnel à base d’hydrocarbures sont les produits les plus couramment distribués pour utilisation sur le marché de détail du carburant diesel. Une grande partie du monde utilise un système appelé facteur «B» pour indiquer la quantité de biodiesel dans tout mélange de carburant:
100% de biodiesel est appelé B100
20% de biodiesel, 80% de pétrodiesel est étiqueté B20
5% de biodiesel, 95% de pétrodiesel est étiqueté B5
2% de biodiesel, 98% de pétrodiesel est étiqueté B2
Les mélanges contenant 20% ou moins de biodiesel peuvent être utilisés dans les équipements diesel sans ou avec des modifications mineures, bien que certains fabricants n’élargissent pas la couverture de la garantie si les équipements endommagent ces mélanges. Les mélanges B6 à B20 sont couverts par la spécification ASTM D7467. Le biodiesel peut également être utilisé sous sa forme pure (B100), mais certaines modifications du moteur peuvent être nécessaires pour éviter les problèmes de maintenance et de performances. Le mélange du B100 avec du gazole à base de pétrole peut être réalisé comme suit:
Mélange dans les réservoirs au point de fabrication avant la livraison au camion-citerne
Mélange éclaboussant dans le camion-citerne (en ajoutant des pourcentages spécifiques de biodiesel et de diesel de pétrole)
Mélange en ligne, deux composants arrivent simultanément au camion-citerne.
Le dosage de la pompe dosée, du gazole de pétrole et du biodiesel est réglé sur X volume total, la pompe de transfert tire de deux points et le mélange est terminé à la sortie de la pompe.
La consommation de carburant
La puissance du biodiesel dépend de son mélange, de sa qualité et des conditions de charge dans lesquelles le carburant est brûlé. Le rendement thermique, par exemple de B100 par rapport à B20, variera en fonction de la teneur en énergie différente des divers mélanges. L’efficacité thermique d’un carburant dépend en partie de ses caractéristiques telles que: la viscosité, la densité spécifique et le point d’éclair; ces caractéristiques vont changer avec les mélanges et la qualité du biodiesel. La Société américaine des essais et des matériaux a défini des normes permettant de juger de la qualité d’un échantillon de carburant.
Une étude a révélé que l’efficacité thermique des freins du B40 était supérieure à celle du pétrole traditionnel avec des taux de compression plus élevés (cette efficacité thermique plus élevée des freins a été enregistrée avec des taux de compression de 21: 1). Il a été noté que, à mesure que les taux de compression augmentaient, l’efficacité de tous les types de carburant – ainsi que les mélanges testés – augmentait; bien qu’il ait été constaté que le mélange de B40 était le plus économique avec un taux de compression de 21: 1 par rapport à tous les autres mélanges. L’étude a laissé entendre que cette augmentation de l’efficacité était due à la densité du carburant, à la viscosité et aux valeurs de chauffage des carburants.
La combustion
Les systèmes d’alimentation de certains moteurs diesel modernes n’ont pas été conçus pour contenir du biodiesel, alors que de nombreux moteurs à usage intensif sont capables de fonctionner avec des mélanges de biodiesel allant jusqu’à B20. Les systèmes d’alimentation en carburant à injection directe traditionnels fonctionnent à environ 3 000 psi à l’extrémité de l’injecteur, tandis que le système d’alimentation à rampe commune moderne fonctionne à une pression supérieure à 30 000 PSI à l’extrémité de l’injecteur. Les composants sont conçus pour fonctionner dans une plage de température étendue, allant du bas du gel à plus de 1 000 ° F (560 ° C). Le carburant diesel devrait brûler efficacement et produire le moins d’émissions possible. Alors que les normes d’émissions sont introduites pour les moteurs diesel, la nécessité de contrôler les émissions nocives est intégrée aux paramètres des systèmes d’alimentation en carburant des moteurs diesel. Le système d’injection en ligne traditionnel est plus indulgent pour les carburants de moindre qualité que pour le système d’alimentation à rampe commune. Les pressions plus élevées et les tolérances plus strictes du système à rampe commune permettent un meilleur contrôle de la pulvérisation et du temps d’injection. Ce contrôle de la pulvérisation et de la combustion permet une efficacité accrue des moteurs diesel modernes ainsi qu’un meilleur contrôle des émissions. Les composants d’un système de carburant diesel interagissent avec le carburant de manière à assurer un fonctionnement efficace du système de carburant et donc du moteur. Si un système non conforme aux spécifications est introduit dans un système avec des paramètres de fonctionnement spécifiques, l’intégrité du système d’alimentation global peut alors être compromise. Certains de ces paramètres, tels que le motif de pulvérisation et l’atomisation, sont directement liés au moment d’injection.
Une étude a révélé que lors de l’atomisation, les gouttelettes produites par le biodiesel et ses mélanges avaient un diamètre plus grand que les gouttelettes produites par le pétrodiesel traditionnel. Les plus petites gouttelettes ont été attribuées à la faible viscosité et à la tension superficielle du carburant diesel traditionnel. Il a été constaté que les gouttelettes situées à la périphérie du jet avaient un diamètre plus grand que les gouttelettes situées au centre. Cela a été attribué à la chute de pression plus rapide au bord du motif de pulvérisation; il y avait une relation proportionnelle entre la taille des gouttelettes et la distance de la pointe de l’injecteur. Il a été constaté que B100 avait la plus grande pénétration de pulvérisation, ce qui a été attribué à la plus grande densité de B100. Avoir une taille de gouttelette plus grande peut entraîner des inefficacités dans la combustion, une augmentation des émissions et une diminution de la puissance du cheval. Dans une autre étude, il a été constaté que l’injection de biodiesel entraînait un délai d’injection court. Ce retard d’injection a été attribué à la plus grande viscosité du biodiesel. Il a été noté que la viscosité plus élevée et l’indice de cétane plus élevé du biodiesel par rapport au pétrodiesel traditionnel entraînaient une mauvaise atomisation, ainsi qu’une pénétration du mélange dans l’air pendant le délai d’inflammation. Une autre étude a montré que ce délai d’allumage pouvait contribuer à réduire les émissions de NOx.
Les émissions
Les émissions sont inhérentes à la combustion des carburants diesel réglementés par la US Environmental Protection Agency (EPA). Étant donné que ces émissions sont un sous-produit du processus de combustion, un système d’alimentation en carburant doit être capable de contrôler la combustion des carburants ainsi que l’atténuation des émissions afin de garantir la conformité aux normes EPA. Un certain nombre de nouvelles technologies sont progressivement mises en place pour contrôler la production d’émissions de diesel. Le système de recirculation des gaz d’échappement, EGR, et le filtre à particules diesel, DPF, sont tous deux conçus pour atténuer la production d’émissions nocives.
Une étude réalisée par l’Université nationale de Chonbuk a conclu qu’un mélange de biodiesel B30 réduisait les émissions de monoxyde de carbone d’environ 83% et les émissions de matières particulaires d’environ 33%. Cependant, il a été constaté que les émissions de NOx augmentaient sans l’application d’un système EGR. L’étude a également conclu que, avec la recirculation des gaz d’échappement, un mélange de biodiesel B20 réduisait considérablement les émissions du moteur. En outre, une analyse réalisée par le California Air Resources Board a révélé que le biodiesel présentait les émissions de carbone les plus faibles des carburants testés: diesel à teneur ultra-faible en soufre, essence, éthanol à base de maïs, gaz naturel comprimé et cinq types de biodiesel provenant de matières premières variées. . Leurs conclusions ont également montré une grande variance dans les émissions de carbone du biodiesel en fonction de la matière première utilisée. Le soja présentait les émissions de carbone les plus élevées parmi le soja, le suif, le canola, le maïs et l’huile de cuisson usée, tandis que l’huile de cuisson usée produisait les plus faibles.
Lors de l’étude de l’effet du biodiesel sur les filtres à particules diesel, il a été constaté que, même si la présence de carbonates de sodium et de potassium aidait à la conversion catalytique des cendres, les particules diesel étant catalysées, elles pouvaient se rassembler à l’intérieur du DPF et ainsi interférer avec les dégagements. du filtre. [Précisions nécessaires] Cela pourrait encrasser le filtre et interférer avec le processus de régénération. Dans une étude sur l’impact des taux de RGE avec des mélanges de biodiesel Jathropa, il a été montré que le rendement en carburant et le couple de sortie diminuaient en raison de l’utilisation du biodiesel sur un moteur diesel conçu avec un système RGE. Il a été constaté que les émissions de CO et de CO2 augmentaient avec l’augmentation de la recirculation des gaz d’échappement, mais que les niveaux de NOx diminuaient. Le niveau d’opacité des mélanges Jathropa était dans une plage acceptable, où le diesel traditionnel était hors normes. Il a été démontré qu’une réduction des émissions de NOx pourrait être obtenue avec un système EGR. Cette étude a montré un avantage par rapport au diesel traditionnel dans une certaine plage de fonctionnement du système EGR.
À compter de 2017, les carburants mixtes à base de biodiesel (en particulier les B5, B8 et B20) sont régulièrement utilisés dans de nombreux véhicules utilitaires lourds, notamment les bus de transport en commun dans les villes américaines. La caractérisation des émissions d’échappement a montré une réduction significative des émissions par rapport au diesel ordinaire.
Compatibilité matérielle
Matières plastiques: le polyéthylène haute densité (PEHD) est compatible mais le polychlorure de vinyle (PVC) se dégrade lentement. Le polystyrène se dissout au contact du biodiesel.
Métaux: le biodiesel (comme le méthanol) a un effet sur les matériaux à base de cuivre (par exemple, le laiton), ainsi que sur le zinc, l’étain, le plomb et la fonte. Les aciers inoxydables (316 et 304) et l’aluminium ne sont pas affectés.
Caoutchouc: le biodiesel affecte également les types de caoutchouc naturel que l’on trouve dans certains composants de moteur plus anciens. Des études ont également montré que les élastomères fluorés (FKM) durcis au peroxyde et aux oxydes de métaux de base peuvent être dégradés lorsque le biodiesel perd sa stabilité causée par l’oxydation. Les caoutchoucs synthétiques couramment utilisés, FKM-GBL-S et FKM-GF-S, que l’on trouve dans les véhicules modernes, ont été conçus pour traiter le biodiesel dans toutes les conditions.
Normes techniques
Le biodiesel a un certain nombre de normes de qualité, notamment les normes européennes EN 14214, ASTM International D6751 et autres.
Gélification à basse température
Lorsque le biodiesel est refroidi en dessous d’un certain point, certaines molécules s’agrègent et forment des cristaux. Le carburant commence à apparaître trouble une fois que les cristaux ont dépassé le quart des longueurs d’onde de la lumière visible – c’est le point de trouble (CP). Au fur et à mesure que le carburant se refroidit, ces cristaux grossissent. La température la plus basse à laquelle le carburant peut traverser un filtre de 45 micromètres est le point de colmatage du filtre froid (CFPP). Lorsque le biodiesel est refroidi, il se gélifie puis se solidifie. En Europe, il existe des différences dans les exigences du CFPP entre les pays. Cela se reflète dans les différentes normes nationales de ces pays. La température à laquelle le biodiesel pur (B100) commence à se gélifier varie de manière significative et dépend du mélange d’esters et donc de l’huile de base utilisée pour produire le biodiesel. Par exemple, le biodiesel produit à partir de variétés de graine de canola à faible teneur en acide érucique commence à se gélifier à environ -10 ° C (14 ° F). Le biodiesel produit à partir de suif de bœuf et d’huile de palme a tendance à gélifier à environ 16 ° C (61 ° F) et 13 ° C (55 ° F) respectivement. Il existe un certain nombre d’additifs disponibles dans le commerce qui permettront d’abaisser de manière significative le point d’écoulement et le point d’obstruction du filtre froid du biodiesel pur. L’utilisation hivernale est également possible en mélangeant du biodiesel à d’autres huiles combustibles, notamment le carburant diesel n ° 2 à faible teneur en soufre et le carburant diesel / kérosène n ° 1.
Une autre approche pour faciliter l’utilisation du biodiesel par temps froid consiste à utiliser un deuxième réservoir de carburant pour le biodiesel en plus du réservoir de carburant diesel standard. Le second réservoir de carburant peut être isolé et un serpentin de chauffage utilisant du liquide de refroidissement moteur traverse le réservoir. Les réservoirs de carburant peuvent être remplacés lorsque le carburant est suffisamment chaud. Une méthode similaire peut être utilisée pour faire fonctionner des véhicules diesel utilisant de l’huile végétale pure.
Contamination par l’eau
Le biodiesel peut contenir de petites quantités d’eau mais problématiques. Bien que peu miscible avec l’eau, il est hygroscopique. L’une des raisons pour lesquelles le biodiesel peut absorber de l’eau est la persistance des mono et diglycérides laissés par une réaction incomplète. Ces molécules peuvent agir en tant qu’émulsifiant, permettant ainsi à l’eau de se mélanger au biodiesel. De plus, il peut y avoir de l’eau résiduelle dans le traitement ou résultant de la condensation du réservoir de stockage. La présence d’eau pose problème car:
L’eau réduit la chaleur de la combustion du carburant, causant de la fumée, des démarrages plus difficiles et une puissance réduite.
L’eau provoque la corrosion des composants du système d’alimentation (pompes, conduites de carburant, etc.)
La présence de microbes dans l’eau provoque la pourriture et la défaillance des filtres en papier dans le système, entraînant une défaillance de la pompe à carburant en raison de l’ingestion de grosses particules.
L’eau gèle pour former des cristaux de glace propices à la nucléation, accélérant la gélification du combustible.
L’eau provoque des piqûres dans les pistons.
Auparavant, il était difficile de mesurer la quantité de biodiesel contaminant l’eau en prélevant des échantillons, car l’eau et l’huile se séparaient. Cependant, il est maintenant possible de mesurer la teneur en eau à l’aide de capteurs d’eau dans l’huile.
La contamination de l’eau est également un problème potentiel lors de l’utilisation de certains catalyseurs chimiques impliqués dans le processus de production, ce qui réduit considérablement l’efficacité catalytique des catalyseurs basiques (pH élevé) tels que l’hydroxyde de potassium. Cependant, il a été démontré que la méthode de production de méthanol supercritique, dans laquelle le processus de transestérification de la charge d’alimentation en huile et du méthanol était effectué à des températures et pressions élevées, n’était en grande partie pas affectée par la contamination par l’eau pendant la phase de production.
Applications
Le biodiesel peut être utilisé sous forme pure (B100) ou peut être mélangé avec du diesel de pétrole à n’importe quelle concentration dans la plupart des moteurs diesel à pompe d’injection. Les nouveaux moteurs Common Rail à haute pression extrême (29 000 psi) ont des limites d’usine strictes de B5 ou B20, selon le fabricant. Le biodiesel a des propriétés de solvant différentes de celles du pétrodiesel et va dégrader les joints et les tuyaux en caoutchouc naturel dans les véhicules (principalement des véhicules fabriqués avant 1992), bien que ceux-ci aient tendance à s’user naturellement et aient probablement déjà été remplacés par le FKM, qui ne réagit pas au biodiesel. Le biodiesel est connu pour décomposer les résidus de résidus dans les conduites de carburant où du pétrodiesel a été utilisé. En conséquence, les filtres à carburant peuvent se boucher avec des particules si une transition rapide vers le biodiesel pur est effectuée. Par conséquent, il est recommandé de changer les filtres à carburant sur les moteurs et les appareils de chauffage peu de temps après le premier passage à un mélange de biodiesel.
Distribution
Depuis l’adoption de la loi sur la politique énergétique de 2005, l’utilisation de biodiesel a augmenté aux États-Unis. Au Royaume-Uni, l’obligation de carburant pour le transport renouvelable oblige les fournisseurs à inclure 5% de carburant renouvelable dans tous les carburants de transport vendus au Royaume-Uni d’ici 2010. Pour le diesel routier, cela correspond en réalité à 5% de biodiesel (B5).
Utilisation des véhicules et acceptation du constructeur
En 2005, Chrysler (qui faisait alors partie de DaimlerChrysler) a lancé sur le marché européen les diesels Jeep Liberty CRD de l’usine avec 5% de mélanges de biodiesel, indiquant une acceptation au moins partielle du biodiesel en tant qu’additif acceptable pour le carburant diesel. En 2007, DaimlerChrysler a annoncé son intention d’augmenter la couverture de la garantie à 20% de mélanges de biodiesel si la qualité du biocarburant aux États-Unis pouvait être normalisée.
Le groupe Volkswagen a publié une déclaration indiquant que plusieurs de ses véhicules sont compatibles avec les B5 et B100 à base d’huile de colza et compatibles avec la norme EN 14214. L’utilisation du type de biodiesel spécifié dans ses voitures n’annulera aucune garantie.
Mercedes Benz n’autorise pas les carburants diesel contenant plus de 5% de biodiesel (B5) en raison de préoccupations liées aux « insuffisances de la production ». Les dommages causés par l’utilisation de tels carburants non approuvés ne seront pas couverts par la garantie limitée de Mercedes-Benz.
À partir de 2004, la ville de Halifax, en Nouvelle-Écosse, a décidé de mettre à jour son système de bus afin de permettre à la flotte d’autobus de fonctionner entièrement avec du biodiesel à base d’huile de poisson. Cela a causé à la ville quelques problèmes mécaniques initiaux, mais après plusieurs années de raffinage, la totalité de la flotte avait été convertie.
En 2007, McDonald’s du Royaume-Uni a annoncé qu’elle commencerait à produire du biodiesel à partir du sous-produit de l’huile usée de ses restaurants. Ce carburant serait utilisé pour faire fonctionner sa flotte.
La Chevrolet Cruze Clean Turbo Diesel 2014, directement de l’usine, sera compatible avec le biodiesel jusqu’à B20 (mélange de 20% de biodiesel et 80% de diesel ordinaire)
Utilisation du chemin de fer
La compagnie d’exploitation de trains britannique Virgin Trains a prétendu avoir exploité le premier « train biodiesel » du Royaume-Uni, qui a été converti pour fonctionner à 80% de pétrodiesel et à 20% de biodiesel.
Le 15 septembre 2007, le British Royal Train a achevé son tout premier voyage à l’aide de carburant 100% biodiesel fourni par Green Fuels Ltd., ainsi que de James Hygate, directeur général de Green Fuels, à été les premiers passagers d’un train entièrement alimenté au carburant biodiesel. Depuis 2007, le train royal exploite avec succès le B100 (biodiesel à 100%).
De même, une société de chemin de fer appartenant à l’État dans l’est de Washington a procédé à un essai d’un mélange à 25% de biodiesel et à 75% de pétrodiesel au cours de l’été 2008, achetant du carburant auprès d’un producteur de biodiesel situé le long de la voie ferrée. Le train sera alimenté par du biodiesel fabriqué en partie à partir de canola cultivé dans les régions agricoles traversées par la ligne secondaire.
Également en 2007, Disneyland a commencé à exploiter les trains du parc sur le B98 (98% de biodiesel). Le programme a été interrompu en 2008 en raison de problèmes de stockage, mais en janvier 2009, il a été annoncé que le parc utiliserait alors tous les trains avec du biodiesel fabriqué à partir de ses propres huiles de cuisson usagées. C’est un changement par rapport à l’utilisation de trains à base de biodiesel à base de soja.
En 2007, le mont historique. Washington Cog Railway a ajouté la première locomotive au biodiesel à son parc de locomotives à vapeur. La flotte gravit les pentes occidentales du mont Washington, dans le New Hampshire, depuis 1868, avec une montée verticale de 37,4 degrés.
Le 8 juillet 2014, le ministre des chemins de fer indien de l’époque, DV Sadananda Gowda, a annoncé dans le budget des chemins de fer que 5% de biodiesel seraient utilisés dans les moteurs diesel des chemins de fer indiens.
Utilisation des aéronefs
Un vol d’essai a été effectué par un avion à réaction tchèque entièrement alimenté au biodiesel. D’autres avions à réaction utilisant des biocarburants ont toutefois utilisé d’autres types de carburants renouvelables.
Le 7 novembre 2011, United Airlines a effectué le premier vol de l’aviation commerciale au monde avec un biocarburant d’origine microbienne utilisant Solajet ™, le carburéacteur renouvelable dérivé des algues de Solazyme. L’avion Boeing 737-800 Eco-Skies était alimenté à 40% de Solajet et à 60% de carburéacteur. Le vol commercial 1403 d’Eco-skies a quitté l’aéroport IAH de Houston à 10h30 et a atterri à l’aéroport ORD de Chicago à 13h03.
En septembre 2016, la compagnie néerlandaise KLM a passé un contrat avec AltAir Fuels pour approvisionner en biocarburant tous les vols KLM au départ de l’aéroport international de Los Angeles. Au cours des trois prochaines années, la société californienne Paramount pompera du biocarburant directement à l’aéroport depuis sa raffinerie située à proximité.
Comme huile de chauffage
Le biodiesel peut également être utilisé comme combustible dans les chaudières domestiques et commerciales, un mélange de mazout et de biocarburant standardisé et taxé légèrement différemment du carburant diesel utilisé pour le transport. Bioheat fuel est un mélange exclusif de biodiesel et d’huile de chauffage traditionnelle. Bioheat est une marque déposée du National Biodiesel Board et de la National Oilheat Research Alliance aux États-Unis et de Columbia Fuels au Canada. Le biodiesel de chauffage est disponible en divers mélanges. La norme ASTM 396 reconnaît les mélanges contenant jusqu’à 5% de biodiesel comme équivalents au mazout de chauffage pur. De nombreux consommateurs utilisent des mélanges contenant des quantités supérieures pouvant atteindre 20% de biocarburants. Des recherches sont en cours pour déterminer si de tels mélanges affectent les performances.
Les fours plus anciens peuvent contenir des pièces en caoutchouc qui seraient affectées par les propriétés solvants du biodiesel, mais peuvent sinon brûler du biodiesel sans aucune conversion. Des précautions doivent être prises, toutefois, étant donné que les vernis laissés par le pétrodiesel seront libérés et peuvent obstruer les tuyaux, filtrer le carburant et un remplacement rapide du filtre est nécessaire. Une autre approche consiste à commencer à utiliser le biodiesel en tant que mélange, et une diminution de la proportion de pétrole au fil du temps peut permettre aux vernis de se décoller plus progressivement et moins de boucher. Grâce à ses fortes propriétés de solvant, le four est nettoyé et devient généralement plus efficace. Un document de recherche technique décrit un projet de recherche en laboratoire et d’essais sur le terrain utilisant du biodiesel pur et des mélanges de biodiesel comme combustible dans des chaudières au mazout. Lors de la Biodiesel Expo 2006 au Royaume-Uni, Andrew J. Robertson a présenté ses recherches sur le mazout biodiesel et a suggéré que le biodiesel B20 pourrait réduire les émissions de CO2 des ménages britanniques de 1,5 million de tonnes par an.
Nettoyage des déversements d’hydrocarbures
Avec 80 à 90% des coûts des marées noires investis dans le nettoyage du rivage, on cherche de nouvelles méthodes plus efficaces et moins coûteuses pour extraire les marées noires du rivage. Le biodiesel a démontré sa capacité à dissoudre de manière significative le pétrole brut, en fonction de la source des acides gras. En laboratoire, des sédiments mazoutés simulant des rivages pollués ont été pulvérisés avec une seule couche de biodiesel et exposés à des marées simulées. Le biodiesel est un solvant efficace pour l’huile en raison de son composant ester méthylique, qui réduit considérablement la viscosité du pétrole brut. En outre, sa flottabilité est supérieure à celle du pétrole brut, ce qui facilite son élimination par la suite. En conséquence, 80% du pétrole a été extrait des galets et du sable fin, 50% dans du sable grossier et 30% dans du gravier. Une fois que l’huile est libérée du rivage, le mélange huile-biodiesel est retiré manuellement de la surface de l’eau à l’aide de skimmers. Tout mélange restant est facilement décomposé en raison de la haute biodégradabilité du biodiesel et de l’exposition accrue du mélange à la surface.
Avantages et inconvénients
Les avantages
Le biodiesel réduit de manière significative les principales émissions des véhicules, tels que le monoxyde de carbone et les hydrocarbures volatils, dans le cas des moteurs à essence, et des particules, dans le cas des moteurs diesel.
La production de biodiesel est une alternative dans l’utilisation du sol qui évite les phénomènes d’érosion et de désertification auxquels peuvent être exposés les terrains agricoles qui, en raison des pressions du marché, sont abandonnés par les agriculteurs.
Le biodiesel représente une économie de 25% à 80% des émissions de CO2 produites par les carburants à base de pétrole, constituant ainsi un élément important pour réduire les gaz à effet de serre produits par les transports.
En raison de son taux élevé de cétane et de sa lubrification, il réduit l’usure de la pompe d’injection et des buses.
Il ne contient pas de composés soufrés et ne les élimine donc pas sous forme de gaz de combustion.
Le biodiesel est également utilisé comme alternative à l’huile pour les moteurs à deux temps, selon plusieurs pourcentages; le pourcentage le plus utilisé est 10/1.
Le biodiesel peut également être utilisé comme additif dans les moteurs à essence (naphta) pour le nettoyage interne de ceux-ci.
Désavantages
L’exploitation de plantations de palmiers à huile (utilisés pour la fabrication de biodiesel) a été responsable de 87% de la déforestation de la Malaisie jusqu’en 2000. À Sumatra et à Bornéo, des millions d’hectares de forêts sont devenus la terre de ces palmiers et ces dernières années plus du double de ce chiffre a été atteint, l’exploitation forestière et les incendies se poursuivent. Ils ont même complètement déboisé le célèbre parc national Tanjung Puting à Kalimantan. Les orangs-outans, les gibbons, les rhinocéros, les tigres de Tapir, les panthères de la nébuleuse, etc. seront éteints par la destruction de l’habitat. Des milliers d’Autochtones ont été expulsés de leurs terres et 1500 Indonésiens ont été torturés. Mais les gouvernements, alors que l’Europe continue d’acheter son palmier à huile pour produire du biodiesel, continueront à promouvoir la culture de ces plantes pour leur propre bénéfice.
En raison de sa meilleure capacité de solvant vis-à-vis du pétrodiésel, les déchets existants sont dissous et envoyés par la conduite de carburant, pouvant obstruer les filtres, ce qui ne se produit que lorsqu’ils sont utilisés pour la première fois après avoir consommé du diesel minéral.
Sa capacité énergétique est plus faible, environ 3% de moins, bien que cela ne soit pratiquement pas perceptible dans la pratique, car il est compensé par l’indice de cétane plus élevé, ce qui permet une combustion plus complète avec moins de compression.
Certaines hypothèses suggèrent que des dépôts de combustion plus importants se produisent et que le démarrage à froid des moteurs est dégradé, mais cela n’a pas encore été documenté.
Other problems that it presents relate to the area of storage logistics, since it is a hydrophilic and degradable product, for which an exact planning of its production and shipment is necessary. The product degrades notoriously faster than the petrodiésel.
So far, the shelf life of biodiesel is not clear; some argue that has a very short life time (months), while others claim that their useful life reaches even 10 years or more. But everyone agrees that it depends on their handling and storage.
The average yield for oilseeds such as sunflower, peanut, rice, cotton, soybean or castor beans is around 900 L of biodiesel per hectare harvested. This may make it impractical for countries with little arable land; nevertheless, the great variety of seeds suitable for their production (many of them complementary in their rotation or with by-products usable in other industries) makes it a sustainable project. However, jatropha is beginning to be usedto produce vegetable oil and, subsequently, biodiesel and that can be grown even in desert areas.