Essence (hydrocarbure)

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L’essence utilisée comme carburant dans les moteurs thermiques ou moteur à explosion à allumage commandé est un mélange d’hydrocarbures, auxquels sont parfois ajoutés d’autres produits combustibles ou adjuvants. On y trouve en moyenne :
- 20 à 30% d’alcanes, hydrocarbures saturés de formule CnH2n+2,
- 5% de cycloalcanes, hydrocarbures saturés cycliques,
- 30 à 45% d’alcènes, hydrocarbures non saturés,
- 30 à 45% d’hydrocarbures a
Essence (hydrocarbure)

L’essence utilisée comme carburant dans les moteurs thermiques ou moteur à explosion à allumage commandé est un mélange d’hydrocarbures, auxquels sont parfois ajoutés d’autres produits combustibles ou adjuvants. On y trouve en moyenne :
- 20 à 30% d’alcanes, hydrocarbures saturés de formule CnH2n+2,
- 5% de cycloalcanes, hydrocarbures saturés cycliques,
- 30 à 45% d’alcènes, hydrocarbures non saturés,
- 30 à 45% d’hydrocarbures aromatiques, de la famille du benzène. Ces produits sont, pour l’essentiel, issus de la distillation du pétrole. En cas de pénurie de pétrole, il a aussi été fait appel à la distillation des schistes bitumineux, comme cela s’est pratiqué il y a quelques décennies dans l’exploitation de la mine des Télots, à Autun. Parmi les alcanes, deux jouent un rôle particulier : l’octane C8H18 et l’heptane C7H16. En effet, ces deux alcanes possèdent des propriétés radicalement différentes du point de vue de leur tendance à l'auto-allumage (allumage spontané du carburant dans le cylindre ne nécessitant pas l'utilisation de la bougie). Un mélange d’air et de vapeur d’octane va difficilement s'enflammer spontanément, ce sera donc bien la bougie qui provoquera l'allumage, et créera au moment prévu une déflagration, c'est à dire une flamme de prémélange qui se propage dans le mélange à une vitesse inférieure à la vitesse du son. Au contraire, pour l’heptane, l'auto-allumage est facile: pour des taux de compression élevés, l'allumage aura lieu en volume dans le cylindre avant que la bougie ne fonctionne. Ce phénomène caractéristique des moteurs à allumage commandé s'appelle le cliquetis « ». et provoque la formation d'ondes de choc dans le cylindre, d'où le bruit caractéristique. Dans le pire des cas, il peut y avoir création d'une détonation qui peut aller jusqu'à faire fondre le piston, le front de flamme se déplaçant plus vite que le son en se couplant à l'onde de choc. Il est donc assez courant, notamment dans la littérature anglo-saxonne, de parler improprement de détonation quand on parle en réalité seulement de cliquetis. En l'état actuel des technologies un moteur à détonation aurait une durée de vie très courte par rapport aux moteurs à explosion actuels. Ce terme de moteur à explosion est cependant peu précis, car les déflagrations tout comme les détonations sont toutes les deux des explosions. Il vaudrait mieux employer le terme de moteur à combustion interne.

Indice d'octane

Les tendances à l'auto-allumage des mélanges d’octane et d’heptane sont différentes. Elles servent de référence pour déterminer l’indice d'octane « ». d’un carburant à tester. Si, par exemple, le taux de compression nécessaire à l'apparition du cliquetis d’un mélange d’air et de ce carburant dans un moteur de référence est le même que pour un mélange comportant 95% d’iso-octane et 5% d’heptane, alors on dit que ce carburant a un indice d’octane de 95. Naturellement, cette détermination doit se faire dans des conditions normalisées. On comprend par ailleurs que les mélanges composés exclusivement d’heptane et d’octane auront tous des indices d’octane compris entre 0 et 100 Des mélanges avec d’autres produits permettent néanmoins d’avoir des indices d’octane supérieur à 100, il faut alors les définir par extrapolation : certaines essences de compétition, dites « essences aviation » atteignent environ 110. Pendant de très nombreuses années, on ajoutait à l’essence une certaine quantité de plomb tétraméthyle Pb(CH3)4 ou mieux de plomb tétraéthyle Pb(C2H5)4 afin de diminuer la tendance à la détonation d’essences contenant un fort pourcentage d’heptane. C’était une manière d’augmenter artificiellement l’indice d’octane (on gagnait 10 points avec 1 g/l de PTE) et de favoriser la lubrification des moteurs mais cela conduisait à disperser dans l’environnement de fortes quantités de plomb, métal dont on connaît la toxicité. Les essences comportant du plomb sont désormais interdites. On connaît d’autres solutions, pas forcément exemptes d’inconvénients, par exemple utiliser davantage d’hydrocarbures aromatiques (beaucoup plus toxiques que les alcanes ...), ajouter des alcools (en provoquant des risques de corrosion des moteurs), etc. Un carburant dont l’indice d’octane est trop faible a tendance à provoquer une combustion trop brutale, mais présente aussi une fâcheuse tendance à l’auto-inflammation lors de la compression dans les cylindres du moteur et au cliquetis. Plus le taux de compression du moteur est élevé, plus la température atteinte lors de la compression des gaz est élevée et plus l’indice d’octane doit se rapprocher de 100. Comme on le sait par ailleurs, l’augmentation du taux de compression améliore, conformément aux lois de la thermodynamique, le rendement du moteur, en augmentant l’écart des températures de la source chaude et de la source froide. Un moteur conçu pour fonctionner avec un carburant ayant un certain indice d’octane peut sans problème être alimenté avec un autre carburant d’indice plus élevé, mais pas l’inverse ! Deux valeurs de l’indice d’octane existent :
- l’Indice d’Octane Recherche (Research Octane Number, RON) caractérise le comportement d’un carburant à bas régime ou lors des accélérations.
- l’Indice d’Octane Moteur (Motor Octane Number, MON) évalue la résistance d’un carburant au cliquetis à haut régime. Les divers types d’essences actuellement disponibles sont :
- l’essence sans plomb 95 ou « Eurocarburant » (indice d’octane 95),
- l’essence sans plomb 98 (indice d’octane 98, disponible en Italie seulement dans quelques stations, parce que trop polluant),
- le « super » (indice 98, en voie de disparition). Il ne contient plus de plomb mais du potassium pour l'« anti-récession des soupapes » et pose de ce fait des problèmes de fonctionnement . L’essence sans plomb 98 est plus détergente que l’essence sans plomb 95 et se révèle plus corrosive, en particulier pour les pièces en élastomères (caoutchoucs). Ces deux carburants contiennent de fortes quantités de composants aromatiques qui sont très toxiques. Il faut donc éviter d’en respirer les vapeurs et ne pas s’en servir comme agent de nettoyage ou de dégraissage.

Essence aviation

C'est un carburant spécifique utilisée dans les moteurs d'avions à pistons. Elle est à très haut indice d'octane et traitée de façon à être moins volatile que l'essence ordinaire en particulier pour le vol en altitude. La plus utilisée en aviation légère est l'AVGAS 100LL (Low Lead). Elle est de couleur bleue. Cette essence contient toujours du plomb tétraéthyle bien qu'il soit supprimé pour les automobiles. Compte tenu du prix atteint par ce carburant pour l'aviation légère, un certain nombre de tentatives sont faites pour développer des moteurs aviation diesel. Mais de nombreux moteurs à allumage commandé utilisant des essences automobiles sont utilisés, notamment les moteurs Rotax et Jabiru. On les trouve notamment pour les faibles puissances et les ULM. Cependant, pour les avions à réaction, c'est le kérosène qui est a la base du carburant. Obtenu directement par la distillation du pétrole brut, il sert entre autre à la production du carburant, JET-A et JET-B.

Autres

On trouve en droguerie l’essence C, l’essence F, le « white spirit », l'essence G (éther de pétrole), etc. qui sont des mélanges d’hydrocarbures plus ou moins volatils et peu toxiques. Ce sont évidemment des produits très inflammables qu’il convient de manipuler loin de toute source de chaleur et dans des lieux bien aérés. Outre le remplissage des briquets qui représente un usage très marginal (on parlait jadis d’essence à briquets), les essences de pétrole servent surtout de solvants qui servent à éliminer les taches de corps gras ou de diluants pour les peintures.

Prix de l'essence

En raison d'une importante dépendance de nombreux pays occidentaux auprès des pays de l'OPEP, les hydrocarbures sont fortement taxés. La politique européenne consiste à taxer l'énergie dans le but de :
- Restreindre la consommation énergétique (sauvegarde des ressources planétaires et notamment de l'atmosphère) ;
- Assurer une marge de prix qui pourrait absorber et/ou temporiser une augmentation trop brutale du cours du pétrole ;
- Réduire la dépendance auprès des pays exportateurs ;
- Assurer des revenus considérables à l'État. En France, la TIPP représente 400 % du prix de l'essence hors taxe, ce qui représente une part de 80 % du prix final. Pour mieux informer le consommateur et lutter contre l'inflation, le gouvernement a ouvert le le site qui permet de connaître les tarifs des carburants partout France mis à jour à chaque évolutions de prix, par les exploitants des stations services. Pour le moment seuls les principaux carburants sont recensés. À terme d'autres types de carburant comme le bio-ethanol seront pris en compte. Ces prix ont augmenté jusqu'à dépasser la barre des $ le . Aux États-Unis et au Canada, la politique est inverse, car la faible taxation permet d'offrir une essence bon marché ; les gouvernements respectifs privilégient "le niveau de vie des américains, qui n'est pas négociable" (sic. George W Bush, président des États-Unis) aux ressources planétaires. Bien que les États-Unis disposent de ressources pétrolières (les USA étaient le premier producteur mondial de pétrole en 1920, assurant 80 % de sa production), ils sont principalement importateurs (exportation barils/jour principalement vers le Canada, importation barils/jour). Les États-Unis sont donc dépendants énergétiquement d'autres pays comme l'Arabie saoudite, le Vénézuéla ou le Canada. Suite à l'intervention de l'armée américaine en Irak et à la possibilité nouvelle d'importer des ressources depuis ce pays, les États-Unis importent environ 4 % du pétrole irakien.

Consommation

Depuis les années 1970 et les 2 chocs pétroliers, les politiques d'état et des constructeurs ont été de réduire globalement la consommation des principaux modèles automobiles. En France, la consommation moyenne du parc automobile est ainsi passé de 8, 3 litres aux 100 km à 7 litres en 2004. La consommation du "véhicule neuf moyen" commercialisé en France en 2005 est de 6 litres/100km. D'ailleurs pour la 4 année de suite, la consommation globale annuelle de super et de gazole a reculé en France pour revenir au niveau de 1996 soit 29 millions de mètres cubes. Cela est dû à la hausse du prix de l'essence qui entraîne une diminution du kilométrage parcouru (398 milliards de km en 2005 contre un pic à 404 milliards en 2003) favorisé par le vieillissement de la population française, tendance aussi constatée en Allemagne et Grande-Bretagne - et à une diminution de la vitesse (aidée par des contrôles radar de vitesse en nette augmentation). En moyenne dans le monde, la consommation est de 10 litres/100 km par véhicule particulier.

Références

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Sujets connexes
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