Comment faire rouler une voiture avec des plantes ?

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Moteur à combustion, comment ça marche ?

Les moteurs à explosion utilisés dans les voitures ont pour rôle d'extraire de l'énergie d'un carburant. Cette énergie est créée grâce à une réaction chimique de combustion très rapide qui produit une explosion. Elle est ensuite utilisée pour déplacer des pistons. Le mouvement de ces pistons est transmis aux roues à travers un mécanisme plus ou moins sophistiqué. Dans le moteur, pour obtenir la réaction chimique de combustion, on mélange un carburant d'orgine organique avec l'oxygène de l'air. 

Le carburant organique

Un carburant organique est constitué de molécules contenant de nombreux atomes de carbone et d'hydrogène. En brûlant, le carburant se transforme en libérant du CO2 et de l'eau, et surtout en produisant une grande quantité d'énergie sous forme de chaleur, ce qui crée l'explosion. N'importe quelle matière d'origine organique ne fera pas un bon carburant. Il faut que cette matière contienne des molécules qui libère suffisamment d'énergie en brûlant. Parmi les molécules les plus efficaces, on trouve les alcanes, tels que le méthane, le propane, le butane, l'octane qu'on trouve dans l'essence, ou le cétane qu'on trouve dans le gasoil.

énergie fossile : qu'est-ce que c'est ?

Aujourd'hui, la plupart des carburants sont extraits de matière organique fossile comme le pétrole brut ou le gaz naturel. Cette matière fossile est issue de la décomposition d'organismes végétaux et animaux. Elle est constituée d'un mélange complexe de différents composés organiques dont des carburants. L'extraction des carburants se fait dans une raffinerie pour le pétrole et dans une usine de traitement pour le gaz. On peut donc dire qu'on roule déjà avec des plantes.

L'alternative des biocarburants

Mais comme nous brûlons le pétrole et le gaz un million de fois plus vite que le temps nécessaire à leur formation, il faut trouver une alternative au carburant fossile. C'est tout l'enjeu des biocarburants extraits de plantes.

des contraintes à respecter

Le carburant utilisé joue un rôle considérable sur la structure détaillée du moteur. Par exemple, le gasoil s'enflamme spontanément quand on le comprime. Tandis que l'essence a besoin d'une étincelle pour s'enflammer. D'où la différence entre les moteurs à essence et les moteurs diesel. Mais ce n'est pas tout... La viscosité du carburant doit être prise en compte dans la conception des pièces mécaniques. Pour remplacer l'essence ou le gasoil dans les moteurs existants, il faut donc trouver des biocarburants qui ont les mêmes caractéristiques. L'idéal serait de produire l'octane de l'essence ou le cétane du gasoil à partir de végétaux, mais on ne sait pas le faire. Il faut donc chercher des carburants différents mais avec des propriétés similaires.

l'alcool

L'alcool peut faire office de carburant. On sait le produire à partir de nombreuses plantes, comme l'orge pour la bière, le blé et la pomme de terre pour la vodka, la canne à sucre pour le rhum, le riz pour le saké, la betterave sucrière pour de nombreux spiritueux, et bien sûr les fruits. La fermentation de ces plantes produit plusieurs alcools, mais essentiellement de l'éthanol. Ses propriétés sont assez éloignées de l'essence et il faut donc adapter les moteurs. Par exemple, l'éthanol requiert des températures plus élevées, il est plus corrosif, son pouvoir de lubrification est plus faible, et il faut des débits plus élevés car il est 30 % de moins énergétique que l'essence. 

Les huiles végétales

Les huiles végétales, comme l'huile de colza ou l'huile de tournesol, peuvent également faire office de carburant. Leurs propriétés sont proches du gasoil. Mais elles sont beaucoup plus visqueuses et nécessitent des modifications importantes du moteur. Par contre, on peut les transformer en ester, un autre composé chimique qui possède des propriétés beaucoup plus compatibles avec les moteurs actuels. C'est le biodiesel.

Rouler avec les plantes ne posent que des problèmes économiques car il faut adapter les moteurs et produire les biocarburants sans pénaliser la production de nourriture. À l'inverse, les biocarburants peuvent faire faire des économies car elles sont biodégradables et posent donc moins de problèmes de sécurité et de pollution. De plus, ils rejettent moins de CO2 dans l'atmosphère.

 

Réalisateur : Maxime Beaugeois, Daniel Hennequin, Damien Deltombe

Producteur : UNISCIEL/Université Lille 1

Publié le - Mis à jour le 06-06-2019

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