Preparation des biocarburants a partir des graisses animales

La résurgence du biodiesel a augmenté peu de temps après que la controverse concernant l’épuisement des réserves de combustibles fossiles a diminué au début des années 2000. Sur la base du rapport statistique publié par the Oil and Gas Journal (O et GJ), la réserve mondiale de pétrole brut et de gaz naturel est passée de 1,3 billion de barils à 85 millions de barils de pétrole et 6 000 milliards de pieds cubes de gaz naturel à 250 milliards de pieds cubes respectivement, avec un taux de réserve de seulement quarante ans (Vasudevan, 2008).

L’utilisation du pétrole dégage de gaz à effet de serre qui participent activement au réchauffement climatique et à la pollution atmosphérique. La prise de conscience de l’impact des émissions de gaz à effet de serre sur l’environnement a créé la nécessité de trouver des sources d’énergies alternatives au pétrole. Ainsi, depuis quelques années, on assiste au développement de plusieurs filières de production des nouvelles sources d’énergie propre et renouvelable. De ce fait, la recherche de nouvelles sources d’énergie, et des moyens alternatifs visant à propulser les moteurs de véhicules a été principalement boostée par l’augmentation spectaculaire des prix du pétrole, la nature limitée des combustibles fossiles, l’impact environnemental qui suscite de plus en plus d’inquiétudes, particulièrement celles liées aux émissions des gaz à effet de serre, sans perdre de vue les considérations de santé et de sécurité (Ayhan, 2009). Parmi les solutions étudiées, les biocarburants, l’objet de ce point, offrent de réelles perspectives (Ballerini, 2006). Les biocarburants sont des produits élaborés à partir de matériaux organiques renouvelables en remplacement principalement des dérivés du pétrole d’origine fossile donc, non renouvelables. Ils font partie de deux grandes familles dont les substituts à l’essence (bioéthanol, biobutanol et biométhanol) et les substituts au carburant diesel (biodiesel). Le biodiesel est un mélange constitué d’esters éthyliques ou méthyliques d’huile végétale (EEHV ou EMHV) ou de la graisse animale. Contrairement au pétrodiesel, qui est formé de plusieurs hydrocarbures composés uniquement d’atomes de carbone et d’hydrogène, le biodiesel contient aussi de l’oxygène. Le biodiesel est par ailleurs biodégradable, ce qui n’est pas le cas du pétrodiesel.

Le biodiesel est élaboré à partir de substrats riches en matières grasses telles que les huiles végétales, les huiles de cuisson usées et de la graisse des animaux. Les huiles végétales utilisées sont extraites de plantes oléagineuses cultivées spécifiquement pour leurs grains ou pour leurs fruits riches en matière grasse.

LES BIOCARBURANTS

Les biocarburants sont des sources énergétiques issues des matériaux biologiques qui les distinguent des autres sources d’énergie non fossiles. C’est une source d’énergie durable, et renouvelable puisqu’elle est d’origine végétale et animale, et donc elle peut être remplacée après une courte période (Scragg, 2009). L’histoire des biocarburants a souvent été ponctuée par les crises énergétiques telles que des chocs pétroliers ou des pénuries de carburants fossiles. Les gazogènes qui produisent un gaz énergétiquement pauvre se sont ainsi développés par exemple durant la dernière Guerre mondiale et la plupart des productions actuelles en Europe, aux États-Unis et au Brésil ont eu comme origine les crises pétrolières de 1973, 1979 et d’autres crises géopolitiques. Les biocarburants peuvent aussi être valorisés, dans des situations où les lieux de production ou de distribution des produits pétroliers sont éloignés des lieux de consommation, conjuguées à l’existence de ressources locales à valoriser. Dans ces cas, ils ont une fonction purement énergétique de carburant de substitution (Drapcho, 2008).

Différents types biocarburants

Il existe dix biocarburants selon le centre Européen (Directive 2003/30/CE). Il s’agit du bioéthanol, du biodiesel, du biogaz, du biométhanol, du biodiméthyléther, du bioéthyl-tertiobutyl-éther, du bio-méthyl-tertio-butyl-éther, des biocarburants synthétiques, du bio-hydrogène et des huiles végétales pures (Poitrat, 2005). Les deux principaux biocarburants candidats prêts à un développement industriel sont l’éthanol qui est principalement utilisé en Europe sous forme d’éthyl-tertio-butyl-éther (ETBE) et l’ester méthylique d’huile végétale (EMHV) ou biodiesel (Colonna, 2006).

Ethanol et ETBE
Issu de plantes sucrières (canne à sucre, betterave), de blé ou de maïs, l’éthanol carburant a surtout été développé dans deux pays dont le Brésil et les Etats-Unis (Colonna, 2006). Il est mélangé avec de l’essence classique, habituellement comme additif à hauteur de 5%, et peut être utilisé dans les moteurs modernes à allumage commandé sans modification. Les moteurs modifiés, comme ceux équipant ce que l’on appelle les Flexible Fuel Vehicles, peuvent fonctionner avec des mélanges à 85% d’éthanol ainsi qu’avec du bioéthanol pur et de l’essence classique. L’ETBE est produit à partir de bioéthanol par réaction chimique avec l’isobutylène. Il est moins volatil que l’éthanol mais nécessite une étape supplémentaire dans le procédé de production (Commission Européenne, 2004) .

Biodiesel
Le procédé classique de fabrication de biodiesel, en général, est appelé transestérification. Il consiste à faire réagir un alcool (méthanol ou éthanol) sur de l’huile végétale ou animale prétraitée en présence d’un catalyseur. Cette technologie permet de produire à partir d’une tonne d’huile et 110 kg de méthanol, 970 kg de biodiesel et 108 kg de glycérine (Sall, 2007).

Différentes générations de biocarburants

En considérant la matière première utilisée pour produire les biocarburants, on le classe en trois générations : il s’agit du biocarburant de la première génération, du biocarburant de la deuxième génération et du biocarburant de la troisième génération.

Le biocarburant de la première génération
Les biocarburants de première génération entrent en concurrence directe avec la chaine alimentaire. Ils sont produits à partir des matières premières qui peuvent être utilisés dans une chaine alimentaire animale ou humaine. Aujourd’hui, seule cette génération est produite à l’échelle industrielle. Les biocarburants de première génération sont repartis en deux grandes familles qui sont : le biodiesel et le bioéthanol.

Biodiesel
Le biodiesel, pour les moteurs diesel est dérivé de différentes sources d’acides gras, notamment des plantes contenant de l’huile (Colza, tournesol, soja, palme, ricin, jatropha, etc.). L’huile végétale brute obtenue par simple pressage des graines d’une des plantes citées ci-dessus n’est généralement pas utilisée directement dans les moteurs diesel car elle est considérée comme un carburant incompatible avec les technologies des moteurs modernes (Sall, 2007).

Bioéthanol
Le bioéthanol, biocarburant de deuxième génération, destiné aux véhicules à essence est un alcool produit par fermentation, soit du sucre issu de plantes (betteraves, cannes à sucre), soit de l’amidon issu de céréales (blé, maïs).

Avantages et Inconvénients des biocarburants 

Les biocarburants sont obtenus à partir des matières organiques. Les principes d’utilisation du biocarburant étant l’adaptation de ce dernier au moteur afin de l’utiliser avec les autres carburants dérivés du pétrole et l’adaptation du moteur lui-même pour qu’il fonctionne au biocarburant. Le biocarburant présente deux principaux avantages suivant : Le biocarburant sont des sources d’énergie renouvelables, leur utilisation produit moins de gaz à effet de serre et réduit la consommation de l’énergie non renouvelable sous forme de pétrodiesel, ils Emettent moins de polluants tels que le soufre (à l’origine des pluies acides), les suies, les particules fines. Leur production génère des coproduits valorisés dans l’alimentation animale (Nikiema, 2008). L’autre avantage principale est le prix. Le carburant classique est plus couteux que le biocarburant. L’utilisation de ce type de carburant apporte donc des changements économiques d’un pays en offrant des possibilités d’investissement, de croissance économique et de création d’emplois, par exemple dans les collectivités rurales et agricoles (Ndiaye, 2007). Malgré ces avantages, les biocarburants présentent aussi les inconvénients : Leur utilisation provoque le risque de contamination par les micro-organismes, cela peut occasionner la formation de sédiments résultant en un colmatage des filtres de moteurs ou en leur accumulation dans le réservoir. L’augmentation de l’acidité peut provoquer une corrosion (Nikiema, 2008. Le développement des biocarburants issus de cultures énergétiques peut être une menace pour les écosystèmes et les puits de carbone essentiels dans la lutte contre le réchauffement climatique ((Poitrat, 2005). Les biocarburants issus de cultures intensives exercent une forte pression sur l’environnement : utilisation d’engrais nocifs, pollution des sols et des réserves d’eau, appauvrissement des sols, la diminution des réserves en eau ou encore le déplacement des activités agricoles vers des zones plus fragiles comme les forêts pluviales et les savanes.

Table des matières

LISTE DES ABREVIATIONS
EPIGRAPHE
DEDICACES
REMERCIEMENTS
RESUME
INTRODUCTION
CHAPITRE I. GENERALITES LES BIOCARBURANTS ET LES GRAISSES
I.1. LES BIOCARBURANTS
I.1.1. Différents types biocarburants
I.1.1.1. Ethanol et ETBE
I.1.1.2. Biodiesel
I.1.2. Différentes générations de biocarburants
I.1.2.1. Le biocarburant de la première génération
I.1.2.2. Le biocarburant de la deuxième génération
I.1.2.3. Le biocarburant de la troisième génération
I.1.3. Avantages et Inconvénients des biocarburants
I.1.4. Production du biodiesel
I.1.5. Transestérification
I.1.5.1. Mécanisme de la réaction
I.1.5.2. Type du catalyseur
I.1.5.3. Ratio molaire alcool-huile
I.1.5.4. La température et le temps de réaction
I.1.4.5. L’eau et des acides libres
I.1.5.6. L’agitation
I.2. LES GRAISSES ET LES HUILES
I.2.1. Sources de graisses et d’huiles
I.2.2. Graisses animales et les huiles
I.2.3. Composition chimique des graisses
CHAPITRE II : MATERIEL ET METHODES
II.1. Matériel et Appareils
II.1.1. Matériels
II.1.2. Réactifs
II.1.3. Appareils utilisés
II.1.4. Matériel biologique
III.2. Méthodes
III.2.1. Prétraitement des matières grasses
III.2.2. Préparation du biocarburant
II.2.3. Analyse du biocarburant obtenu
II.2.3.1. Mesure de la densité
II.2.3.2. Mesure de la viscosité
II.2.3.3. Détermination de l’indice de cétane (IC)
II.2.3.4. Distillation ASTM D-86
CHAPITRE III : PRESENTATION ET INTERPRETATION DES RESULTATS
III.1. Analyse du rendement des esters méthyliques de graisse animale
III.1.1. Résultat du test de transestérification en fonction du ratio volume-masse
III.1.2. Résultat du test de transestérification en fonction du volume du catalyseur
III.1.3. Résultat du test de la transestérification en fonction de la température
III.2. Caractérisation du biocarburant (EMGA)
IV.3. Résultat de la distillation ASTM D-86 des EMGA
IV.4. Comparaison des paramètres de l’EMGA avec ceux de l’essence et du Gasoil
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
ANNEXE 1. SPECIFICATION DES PRODUITS PETROLIERS RD CONGO : GASOIL POUR
AUTOTRACTION
ANNEXE 2. SPECIFICATION DES PRODUITS PETROLIERS RD CONGO : ESSENCE
AUTOMOBILE

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