Carburants alternatifs aujourd'hui

Biodiesel à base d'huiles végétales : les esters méthyliques d'huiles végétales (EMHV)

Les huiles végétales et graisses animales sont des ressources renouvelables dont la structure chimique est similaire à celle des hydrocarbures de coupes gazole issues du pétrole. Il est possible d'utiliser, pour fabriquer du biodiesel, des huiles n'entrant pas en concurrence directe avec l'usage alimentaire, comme par exemple les huiles de jatropha ou les huiles issues de la culture d'algues.

IFPEN a mis au point, dans les années 80, le procédé Esterfip™ de production d'ester méthylique d'huile végétales utilisant un catalyseur soluble (procédé de catalyse homogène).
Plus récemment IFPEN a développé Esterfip-H™ qui représente une innovation majeure car elle permet une production d'ester méthylique d'huile végétales supérieure en quantité et en qualité, et génère un sous-produit, la glycérine, d'une pureté inégalée à ce jour. Le procédé EsterfipH™ fonctionne avec un catalyseur solide spécifique (catalyse hétérogène) qui supprime les rejets inhérents aux procédés utilisant un catalyseur soluble.

Aujourd'hui, plus de 10 % des EMVH produits dans le monde sont issus des procédés Esterfip™ ou Esterfip-H™ , commercialisés par Axens.

Biogazole et biokérozène de synthèse par hydrogénation d'huiles végétales

L'hydrogénation des huiles végétales produit des hydrocarbures (Hydrogenated vegetable oil ou HVO) qui ont d'excellentes qualités comme bases gazoles : cétane élevé, absence de soufre et d'hydrocarbures aromatiques, propriétés à froid ajustables. Ces bases gazoles sont totalement compatibles avec le pool carburant gazole actuel. Selon les sources d'huiles végétales, ce procédé convient également pour produire une base kérosène pour l'aviation.

L'objectif d'IFPEN est d'optimiser les conditions opératoires des unités de production de ces hydrocarbures et d'en réduire les coûts. Les travaux portent notamment sur l'étude de l'influence de la teneur en différents contaminants présents dans les huiles, sur la gestion de l'exothermie des réactions mises en jeu, sur la recherche d'une activité et d'une stabilité accrues du catalyseur, et enfin, sur la maîtrise des phénomènes de corrosion.

Ethyl tertio butyl ether (ETBE) à partir de bioéthanol

L'ethyl tertio butyl ether est une base pour essence issue de la réaction de l'isobutène produit dans une raffinerie, avec du bioéthanol produit à partir de betterave ou de blé principalement. L'ETBE permet l'introduction de carbone renouvelable dans l'essence, sans en altérer les propriétés de tension de vapeur et en inhibant le phénomène de démixion par temps froid.

IFPEN a développé le procédé Catacol^TM, procédé intensifié de production d'ETBE à l'aide d'une technologie originale de distillation catalytique. Il permet d'atteindre des conversions élevées de l'isobutène en mettant en oeuvre un catalyseur couplé à une distillation.

Gaz naturel véhicule (GNV)

Le gaz naturel véhicule se distingue des autres carburants fossiles par un bilan environnemental particulièrement favorable. La teneur modérée en carbone du GNV, associée à une mise au point de moteurs dédiés permet, en effet, une réduction des émissions de CO₂ pouvant atteindre plus de 30 % par rapport à un moteur équivalent alimenté à l'essence.

IFPEN développe des technologies en motorisation GNV qui s'appliquent aussi bien aux petits véhicules urbains qu'aux véhicules poids lourds. Les solutions innovantes proposées par IFPEN portent notamment sur :

• des systèmes de combustion basNOx qui permettent de faire face au durcissement des normes d'émission,
• des systèmes d'injection et de distribution avancés,
• l'utilisation de nouveaux mélanges carburants,
• le post-traitement.

Ces développements passent par la réalisation de démonstrateurs véhicules :

• démonstrateur GNV hybride Vehgan réalisé sur la base d'une Smart, développé en partenariat avec GDF Suez, l'Inrets et Valeo et avec le soutien financier de l'Ademe,
• démonstrateur full hybrid GNV développé en partenariat avec GDF Suez sur la base d'une Toyota Prius.

Carburants de synthèse à partir de gaz naturel

Le gaz naturel peut être transformé chimiquement en carburant diesel et en kérosène pour l'aviation d'excellente qualité via la synthèse Fischer-Tropsch. L'objectif d'IFPEN dans ce domaine est de développer une chaîne Gas to Liquid (GtL) complète constituée de quatre étapes :

• l'extraction, le conditionnement et la purification du gaz naturel brut,
• la transformation en gaz de synthèse,
• la synthèse Fischer-Tropsch conduisant à des hydrocarbures à longue chaîne,
• l'hydrocraquage isomérisant des hydrocarbures en carburant diesel et kérosène.

Dans le cadre d'un partenariat avec la société ENI, IFPEN conduit des travaux sur le développement de la technologie Fischer-Tropsch, l'adaptation de sa technologie d'hydrocraquage et l'intégration de l'ensemble des maillons.
Les développements sur la synthèse Fischer-Tropsch ont abouti à la mise au point de catalyseurs spécifiques à base de cobalt et d'un réacteur opérant en phase liquide, permettant l'extrapolation à la taille requise pour l'exploitation industrielle du procédé. Des outils comme des pilotes de laboratoires, un pilote de grande taille (20 barils par jour) et des maquettes froides ont été utilisés pour valider le procédé.

Carburants de synthèse à partir de charbon

La liquéfaction directe du charbon suivie d'une transformation des liquéfiats par hydrogénation permet de produire des bases carburants synthétiques répondant aux spécifications les plus sévères.
En cours de démarrage en Chine, une première chaîne industrielle de liquéfaction du charbon produit plus de cinq barils de bases carburants par tonne de charbon traité. Cette chaîne comporte de nombreuses étapes, dont une unité d'hydrogénation des liquéfiats en lit bouillonnant commercialisée par Axens.

Pour répondre aux défis énergétique, économique, environnemental actuels et futurs, la filière Coal to Liquid (CtL) exige certaines améliorations. C'est dans ce contexte qu'IFPEN mène un ensemble de travaux de R&D pour réduire les coûts d'investissements et l'impact sur l'environnement, et en particulier les émissions de CO₂ : minimisation de la consommation énergétique et intégration du captage du CO₂ en vue de son transport et de son stockage souterrain.

+ Axe de recherche > Energies renouvelables > carburants ex biomasse
+ Axe de recherche > Procédés éco-efficients