Carburant

Un carburant est un combustible qui, mélangé à un comburant, permet de mettre en combustion rapide un mélange gazeux dans un moteur (moteur à combustion interne, moteur-fusée, etc.) en transformant l'énergie chimique du carburant^[1] en énergie mécanique ou en poussée.

La principale caractéristique des carburants est d'avoir une grande densité énergétique, c'est-à-dire qu’ils contiennent beaucoup d'énergie pour une masse ou un volume réduits, ce qui accorde au système motorisé une grande autonomie. Plusieurs produits pétroliers sont utilisés comme carburant dans de nombreux moteurs.

Typologie

Un carburant contient souvent un mélange d'hydrocarbures^[2]. Dans le cas de l'hydrogène par exemple, on parle de combustible. Le carburant est souvent un liquide et parfois un gaz. Il est stocké dans le réservoir des véhicules. La contenance approximative en carburant liquide d'un réservoir de véhicule automobile varie de trente litres (voitures peu puissantes) à cent litres (voitures très puissantes)^[3], et beaucoup plus pour les bus, camions...

Pour limiter l'émission de gaz à effet de serre à base carbone, certains constructeurs de moteurs lancent des essais d'utilisation d'ammoniac comme carburant. L'utilisation de l'ammoniac comme carburant dans les turbines à gaz industrielles est en cours de développement depuis 2021 chez certains constructeurs^[4].

Les carburants peuvent être classés de différentes manières. On peut par exemple distinguer les carburants fossiles, des biocarburants, des ergols.

Carburants fossiles: Ils proviennent de la transformation des matières organiques mortes mélangées à divers minéraux à de grandes profondeurs. Cette transformation nécessite plus d'un million d'années et se déroule à des températures et pressions très élevées. Les carburants fossiles sont en quantité limitée sur terre. La diminution future de la production de carburants est traitée dans l'article sur le pic de production. Les carburants issus du pétrole sont aussi appelés hydrocarbures.

Biocarburants (agrocarburants): Ils proviennent de plantes ou animaux (non fossilisés). Parmi les produits développés commercialement, citons le bioéthanol et le biogazole. Le préfixe « bio » a rapport avec l’agriculture mais pas avec l'écologie^[5].

Ergols liquides: Les ergols liquides voire solides sont utilisés dans les moteurs de fusées anaérobies, rare type de moteur capable de fonctionner en dehors de l'atmosphère.

Signalétiques européennes

Station-service en Islande, avec trois carburants, dont un SP95 et un diesel.

En Europe, une signalétique uniformisée a été mise en place à compter du 12 octobre 2018 dans les États membres de l'Union européenne ainsi qu'en Islande, au Liechtenstein, en Macédoine, en Norvège, en Serbie, en Suisse et en Turquie^[6]. Dans le cas de la France^[6], cette nouvelle signalétique cohabite avec la signalétique existante.

Pour l'essence et le gazole, le chiffre fait référence à la teneur en biocarburant^[6].

Pour l'essence, repérée par une étiquette ronde^[7]^,^[6] :

E5 : sans plomb, que l'indice d'octane soit 95, 98, 100 ou 102 ;
E10 : SP95-E10 ;
E85 : superéthanol.

Pour le gazole, repéré par une étiquette carrée^[7]^,^[6] :

B7 : gazole actuellement commercialisé ;
B10 : variante de gazole comprenant 10 % de biocarburants, autorisé dans certains pays comme la France depuis 2018^[8] ;
XTL : diesel synthétique.

Pour les carburants gazeux, repérés par une étiquette losange^[7]^,^[6] :

H2 : hydrogène ;
LPG : gaz de pétrole liquéfié ou GPL ;
CNG : gaz naturel comprimé ou GNC ;
LNG : gaz naturel liquéfié ou GNL.

Les carburants, un élément stratégique

Les carburants, encore le plus souvent dérivés du pétrole, deviennent stratégiques dans l'économie de nombreux secteurs industriels, agricoles, forestiers, halieutiques, tourisme, aviation, marine marchande. L'augmentation des prix du pétrole et la perspective d'un épuisement de la ressource ont incité les gros utilisateurs de carburants à demander à leurs états des aides financières ou une défiscalisation. L'OCDE alerte sur le fait qu'outre le fait que ces mesures coûtent cher (par exemple, les subventions aux carburants des agriculteurs existent dans la plupart des pays de l’OCDE), et les allègements fiscaux en faveur de l’agriculture représentent à eux-seuls une perte pour l’État d’environ 950 millions d'euros en France et 2,3 milliards de dollars aux États-Unis), elles sont un obstacle à l’efficacité énergétique et aux alternatives propres, sûres et renouvelables. L'OCDE note aussi que les aides à l’agriculture étant souvent liées à la production, elles encouragent encore la consommation de carburant fossile, notamment via l'usage d’intrants tels que les pesticides et les engrais^[9].

Carburants et moteurs

Les moteurs à combustion interne ne peuvent pas accepter tout type de carburant.

Les moteurs à allumage commandé, communément appelés « moteurs à essence », peuvent fonctionner aussi bien avec de l'essence que du GPL, du GNV et d'autres gaz, et parfois avec un mélange de bioéthanol et d'essence voire d'éthanol pur^[a] ; certaines adaptations des moteurs sont nécessaires en fonction du carburant.

Dans les moteurs à essence anciens, la formation du mélange avec l'air était assurée par un carburateur avant son admission dans les cylindres par les soupapes ; dans les moteurs modernes, le système du carburateur est remplacé par un système d'injection indirecte ou directe. Plus généralement, l'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne (moteur à piston ou bien moteur à réaction d'avion ou de fusée) est assurée à l'aide d'injecteurs.

Un moteur Diesel peut fonctionner avec du gazole classique, aussi appelé « pétrodiesel », ou avec un mélange de biogazole et de gazole, voire de biogazole (huiles minérales ou végétales) pur ou même d'huiles lourdes pour les moteurs d'engins et de bateaux. Sur un méthanier, le moteur peut aussi fonctionner avec du GPL revenu en phase gazeuse. Ici aussi, des adaptations du moteur ou de ses réglages peuvent s'avérer nécessaires pour changer de carburant.

Carburants courants

carburant	PCI (MJ/kg)
Essence (automobile)	45 - 48.3
Essence (aviation)	44,0
GPL	46,1
Fioul ou gazole	42,5
Kérosène	43,3
GNV	48,0
Dihydrogène	120,0
Isooctane	44,4
Isoheptane	44,6

Tableau des densités d'énergie

Carburant	Densité énergétique spécifique (MJ/kg)	Densité énergétique volumétrique (MJ/L)	CO₂ produit par combustion (kg/kg)
Carburants liquides d'origine biologique
Huile de pyrolyse	17,5	21,35	(En estimant que le contenu en carbone est 23 % wt + O₂ masse) : 0,84
Méthanol (CH₃-OH)	19,9 – 22,7	15,9	1,37
Éthanol (CH₃-CH₂-OH)	23,4 – 26,8	23,4	1,91
Butanol (CH₃-(CH₂)₃-OH)	36,0	29,2	2,37
Graisse	37,67	31,68	[Composition moyenne à insérer ici]
Biogazole	37,8	33,3 – 35,7	~2,85
Huile de tournesol (C₁₈H₃₂O₂)	39,49	33,18	(12 % (C₁₆H₃₂O₂) + 16 % (C₁₈H₃₄O₂) + 71 % AL + 1 % ALA) : 2,81
Huile de ricin (C₁₈H₃₄O₃)	39,5	33,21	(1 % PA + 1 % SA + 89,5 % ROA + 3 % OA + 4,2 % AL + 0,3 % ALA) : 2,67
Huile d'olive (C₁₈H₃₄O₂)	39,25 - 39,82	33 - 33H	(15 % (C₁₆H₃₂O₂) + 75 % (C₁₈H₃₄O₂) + 9 % LA + 1 % ALA) : 2,80
Carburants gazeux
Méthane (CH₄)	55 – 55,7	(liquéfié) 23,0 – 23,3	(Le méthane est un gaz à effet de serre.) 2,74
Dihydrogène (H₂)	120 – 142	(liquéfié) 8,5 – 10,1	(Production et liquéfaction de l'hydrogène) 0,0
Carburants d'origine fossile
Charbon	29,3 – 33,5	39,85 - 74,43	(En ne comptant pas : CO, NO_x, sulfates et particules) : ~3,59
Pétrole	41,868	28 – 31,4	(En ne comptant pas : CO, NO_x, sulfates et particules) : ~3,4
Essence	45 – 48,3	32 – 34,8	(En ne comptant pas : CO, NO_x, sulfates et particules) : ~3,30
Gazole (Diesel)	48,1	40,3	(En ne comptant pas : CO, NO_x, sulfates et particules) : ~3,4
Gaz naturel	38 – 50	(liquéfié) 25,5 – 28,7	(Éthane, propane et butane N/C : CO, NO_x et sulfates) : ~3,00
Éthane (CH₃-CH₃)	51,9	(liquéfié) ~24,0	2,93

Pouvoir calorifique inférieur (PCI) de composés organiques purs (à 25 °C)

Combustible	MJ/kg	kJ/L	BTU/lb	kJ/mol
Paraffines (terme désuet en chimie - Alcanes est le nom d'usage actuel)
méthane	50,03	35,862	21 499,86	803,3
éthane	47,794	---	---	1 437,11
propane	46,357	---	---	2 044,13
butane	45,752	---	---	2 653,6
n-pentane	45,357	28,17	---	3 272,45
n-hexane	44,752	29,51	---	3 856,52
n-heptane	44,566	30,47	---	4 465,59
n-octane	44,427	31,10	---	5 064,7
n-nonane	44,311	31,24	---	5 683,11
n-décane	44,240	31,45	---	6 294,54
n-undécane	44,194	32,54	---	6 907,88
n-dodécane	44,147	32,91	---	7 519,77
Isoparaffines
isobutane	45,613	---	---	2 651,12
isopentane	45,241	28,01	---	3 264,08
2-méthylpentane	44,682	29,04	---	3 850,50
2,3-diméthylbutane	44,659	29,30	---	3 848,50
2,3-diméthylpentane	44,496	30,75	---	4 458,58
2,2,4-triméthylpentane	44,310	30,57	---	5 061,46
Naphtènes
cyclopentane	44,636	32,94	---	3 130,45
méthylcyclopentane	44,636	---	---	3 756,54
cyclohexane	43,450	33,83	---	3 656,73
méthylcyclohexane	43,380	---	---	3 756,54
Oléfines
éthylène	47,195	---	---	1 323,97
propylène	45,799	---	---	1 927,20
but-1-ène	45,334	---	---	2 543,52
(Z)-but-2-ène	45,194	---	---	---
(E)-but-2-ène	45,124	---	---	---
isobutène	45,055	---	---	2 527,86
pent-1-ène	45,031	---	---	3 158,15
2-méthylpent-1-ène	44,799	---	---	---
hex-1-ène	44,426	---	---	3 738,86
Dioléfines
buta-1,3-diène	44,613	---	---	3 218,77
isoprène	44,078	---	---	3 002,46
Dérivés nitrés
nitrométhane	10,513	---	---	641,71
nitropropane	20,693	---	---	1 842,66
Acétyléniques
acétylène	48,241	---	---	2 801,79
méthylacétylène (propyne)	46,194	---	---	1 850,71
but-1-yne	45,590	---	---	3 836,83
pent-1-yne	45,217	---	---	---
Aromatiques
benzène	40,170	35,08	---	3 137,75
toluène	40,589	34,98	---	3 739,80
o-xylène	40,961	36,04	---	---
m-xylène	40,961	35,22	---	---
p-xylène	40,798	35,08	---	---
éthylbenzène	40,938	35,48	---	4 346,18
1,2,4-triméthylbenzène	40,984	---	---	---
propylbenzène	41,193	---	---	---
cumène	41,217	---	---	4 953,93
Alcools
méthanol	19,937	15,77	---	638,81
éthanol	28,865	22,77	---	1 329,76
n-propanol	30,680	24,54	---	1 843,71
isopropanol	30,447	23,90	---	1 829,71
n-butanol	33,075	---	---	2 451,57
isobutanol	32,959	---	---	2 442,97
tertiobutanol	32,587	---	---	2 415,40
n-pentanol	34,727	---	---	---
Éthers
méthoxyméthane	28,703	---	---	1 322,30
éthoxyéthane	33,867	---	---	2 510,27
propoxypropane	36,355	---	---	3 714,56
butoxybutane	37,798	---	---	1 741,29
Aldéhydes et cétones
méthanal	17,259	---	---	518,21
éthanal	24,156	---	---	1 064,13
propanal	28,889	---	---	1 677,84
butanal	31,610	---	---	1 330,13
acétone	28,548	---	---	2 460,13
Autres espèces
carbone (graphite)	32,808	---	---	394,04
dihydrogène	120,971	---	---	241,942
oxyde de carbone	10,112	---	---	283,23
ammoniac	18,646	---	---	317,55
soufre	9,163	---	---	587,34

Biocarburants

Distributeurs pétroliers

Notes et références

Notes

↑ Le moteur doit être adapté à cet usage à cause des risques de corrosion.

Références

↑ « Les carburants : une source d'énergie chimique », un article CultureSciences-Chimie de l’École normale supérieure-DGESCO.
↑ Informations lexicographiques et étymologiques de « carburant » dans le Trésor de la langue française informatisé, sur le site du Centre national de ressources textuelles et lexicales
↑ « Fiche technique Porsche Panamera », sur autotitre.com (consulté le 27 juillet 2018).
↑ Le but est de brûler 100 % d'amoniac dans certaines turbines GE -Goal is to fire up to 100% ammonia in certain GE turbines).
↑ Salomé Vincendon, « Les biocarburants : une filière pas si bio », sur lexpress.fr, 11 juin 2018 (consulté le 27 juillet 2018)
↑ ^{a b c d e et f} « VIDEO. Carburants: Une nouvelle signalétique européenne entre en vigueur à la pompe », sur 20minutes.fr, 12 octobre 2018 (consulté le 14 octobre 2018).
↑ ^{a b et c} Pascal Pennec, « Signalétique des carburants : tout va changer ! », sur autoplus.fr, 24 septembre 2018 (consulté le 30 septembre 2018).
↑ Arnaud Murati, « Un nouveau gazole B10 pour l'instant inutile », sur pro.largus.fr, 28 août 2018 (consulté le 14 octobre 2018).
↑ Dans de nombreuses régions agricoles de l’OCDE, les niveaux de pollution dépassent les normes de qualité de l’eau potable, sur oecd.org, consulté le 28 décembre 2018

Annexes

Sur les autres projets Wikimedia :

carburant, sur le Wiktionnaire

Il existe une catégorie consacrée à ce sujet : Carburant.

Bibliographie

Jean-Claude Guibet et Emmanuelle Faure, Carburants et moteurs : technologies, énergie, environnement, Ophrys, 1997, 819 p. (ISBN 978-2-7108-0704-9, lire en ligne)

Articles connexes

Liens externes

Notices d'autorité :
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- Tchéquie
Notices dans des dictionnaires ou encyclopédies généralistes :
- Gran Enciclopèdia Catalana
- Universalis
« Évolution des prix moyens des carburants » en France, Carbu.com.
Union française des industries pétrolières (UFIP).

[10] Le moteur doit être adapté à cet usage à cause des risques de corrosion.

[1] « Les carburants : une source d'énergie chimique », un article CultureSciences-Chimie de l’École normale supérieure-DGESCO.

[2] Informations lexicographiques et étymologiques de « carburant » dans le Trésor de la langue française informatisé, sur le site du Centre national de ressources textuelles et lexicales

[3] « Fiche technique Porsche Panamera », sur autotitre.com (consulté le 27 juillet 2018).

[4] Le but est de brûler 100 % d'amoniac dans certaines turbines GE -Goal is to fire up to 100% ammonia in certain GE turbines).

[5] Salomé Vincendon, « Les biocarburants : une filière pas si bio », sur lexpress.fr, 11 juin 2018 (consulté le 27 juillet 2018)

[signaletiquePompesUE-6] {a b c d e et f} « VIDEO. Carburants: Une nouvelle signalétique européenne entre en vigueur à la pompe », sur 20minutes.fr, 12 octobre 2018 (consulté le 14 octobre 2018).

[R1-7] {a b et c} Pascal Pennec, « Signalétique des carburants : tout va changer ! », sur autoplus.fr, 24 septembre 2018 (consulté le 30 septembre 2018).

[8] Arnaud Murati, « Un nouveau gazole B10 pour l'instant inutile », sur pro.largus.fr, 28 août 2018 (consulté le 14 octobre 2018).

[9] Dans de nombreuses régions agricoles de l’OCDE, les niveaux de pollution dépassent les normes de qualité de l’eau potable, sur oecd.org, consulté le 28 décembre 2018

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