| E85 : BIOETHANOL
L’E85 est un mélange éthanol-essence contenant 85% d’éthanol
pour 15% d’essence. Il est largement utilisé en Suède, au
Brésil et devient de plus en plus courant aux USA. En France,
un groupe de travail nommé par Thierry Breton, ministre
de l’économie et des finances et présidé par Alain Prost,
a rendu son rapport « Flex-fuel 2010 » préconisant l’utilisation
de l’E85 pour des raisons économiques, certes, mais aussi
pour des raisons environnementales. Au Mondial de l’Automobile
2006, Saab, Ford et Peugeot notamment, annonçaient la commercialisation
de véhicules Flex-fuel, pouvant utiliser indifféremment
l’essence et/ou l’E85 comme carburant.
SPECIFICITES DES VEHICULES Flex-fuel (Flex-fuel
Vehicle = FFV)
Les équipements qui différencient les véhicules Flex-fuel
des véhicules essence standards sont les suivants :
- Pas de magnésium, d’aluminium, de liège ou de caoutchouc
dans le circuit carburant.
- Pompe à essence adaptée à un carburant conducteur d’électricité.
- Eléments moteur spécialement traités contre l’usure.
- Injecteurs plus gros (pour injecter 30% de carburant en
plus).
- Canalisations en inox ou en plastique adapté.
- Réservoir acier inox ou plastique adapté.
- Parfois, utilisation d’huile anti-acide.
- Pompes à essence immergées anti-déflagrante.
- Parfois, conduit de remplissage du réservoir équipé d’un
anti-retour de flamme.
Le premier FFV a été un modèle de la Ford T créé pour
que les paysans du Midwest puissent fabriquer leur carburant
! Le carburateur était étudié pour que le conducteur puisse
changer la richesse très facilement depuis le poste de conduite
suivant le carburant utilisé.
Les FFV actuels ont bien entendu des systèmes d’injection
capables de s’adapter au carburant automatiquement.
GM a développé un moteur Flex-fuel turbo (BioPower) qui
est très intéressant : la régulation du turbo s’adapte au
carburant pour profiter du meilleur indice d’octane de l’E85.
Les performances sont donc meilleures quand la voiture tourne
à l’E85
UTILISATION DE L’E85 DANS UN MOTEUR STANDARD
Le principal avantage de rouler à l’E85 est que c’est
une énergie renouvelable qui de surcroît réduit notre dépendance
énergétique envers les pays étrangers.
L’E85 a un indice d’octane de 105, ce qui est plus haut
que celui de 85 à 98 que l’on trouve couramment. En revanche
sa combustion est moins efficace, et il y a 28% d’énergie
en moins dans un litre d’E85 que dans un litre d’essence.
Malgré tout, il a été constaté que la consommation n’augmente
que de 25% en roulant à l’E85.
Les voitures modernes à injection électronique et sonde
lambda peuvent ajuster sans problème le mélange air/carburant
en cas d’utilisation modérée d’E85 dans le réservoir, avec
cependant quelques effets sur les performances mais sans
provoquer de panne ou de dégradation.
Pour un mélange de plus de 50% d’éthanol, le voyant « check
engine » (check engine light = CEL) va probablement s’allumer
ce qui signifie que le calculateur (electronic control unit
= ECU) n’a plus les moyens enrichir suffisamment le mélange.
Ajouter encore de l’éthanol dans le réservoir n’apporterait
rien sinon une surconsommation constante et une détérioration
rapide du catalyseur. Il est donc possible de rouler à l’E85
dans ces véhicules mais il ne faut pas dépasser la limite
à laquelle le CEL s’allume, c'est-à-dire tant que l’ECU
est en mesure de garantir le mélange stoechiométrique.
Cela dit, même lorsque le CEL ne s’allume pas, la combustion
de l’éthanol dégage moins de chaleur et le catalyseur mettra
plus de temps pour atteindre les 300°C qui lui sont nécessaires
pour fonctionner normalement. Les véhicules essence qui
roulent avec de l’E85 restent en dehors des normes de pollution
dans la phase de chauffe. Une fois le catalyseur chaud et
tant que l’éthanol n’est pas en trop grande proportion dans
le carburant (autrement dit tant que le voyant CEL reste
éteint), le véhicule est conforme aux normes.
L’E85 donne de bons résultats dans les moteurs turbo grâce
à leur haut indice d’octane : le rendement devient meilleur
car l’ECU peut calculer une meilleure courbe d’avance et
surtout, il n’est pas nécessaire d’enrichir autant le mélange
air/carburant qu’avec de l’essence. Il en résulte une surconsommation
moindre par rapport à un moteur atmosphérique.
LES RISQUES
L’E85 peut provoquer une corrosion des pièces métallique
et endommager les joints des moteurs anciens (notamment
avant 1988). Le groupe hydroxyle de la molécule d’éthanol
est particulièrement acide et peut attaquer certaines matières
naturelles. Pour les véhicules d’après 1988, les composants
sont étudiés pour résister à 10% d’éthanol dans l’essence
(vendu sous l’appellation E10 aux USA) et on ne trouve plus
de magnésium, d’aluminium, de caoutchouc et de liège en
contact direct avec le carburant. Suivant les marques de
véhicules, depuis 1988, il y a plus ou moins la possibilité
d’augmenter le pourcentage d’éthanol dans l’essence, en
général jusqu’à 20% d’éthanol, sans que cela pose de problèmes.
En plus de la corrosion, il peut y avoir un risque d’usure
prononcée en utilisant plus de 10% d’éthanol dans un véhicule
standard et dans le cas de présence d’eau dans le réservoir.
En effet, pour une proportion de 1% d’eau dans de l’E85,
il y a un risque que l’essence et l’éthanol (dilué avec
l’eau) se séparent. De plus, la combustion d’éthanol+eau
et essence (surtout lorsque le moteur est froid) produit
une grosse quantité d’acide formique (HCOOH ou CH2O2), également
appelé acide méthanoïque) et, en quantité moins importante,
de l’acétaldéhyde (CH3CHO) et de l’acide acétique (C2H4O2).
L’acide formique provoquerait une rapide usure du moteur.
Les moteurs étudiés pour l’E85 ont des éléments mécaniques
nitrurés pour résister à l’acide formique. L’huile utilisée
par le groupe Chrysler dans ces moteurs contient également
un neutraliseur d’acide.
En cas d’utilisation d’E85 contaminée à l'eau dans
un véhicule non adapté à l’E85, la première chose à faire
est de vidanger le réservoir, purger les canalisation et
changer l’huile moteur.
Plus de 1% d’eau dans le réservoir reste tout de même un
évènement rare, le risque est donc assez minime, sauf dans
le cas où l’E85 est fabriqué par l’utilisateur. La distillation
de l’alcool ne peut permettre d'obtenir une pureté supérieur
à 95.6% (le mélange alcool eau est dit azéotrope
dans ces proportion, c'est à dire qu’une distillation supplémentaire
ne pourrait pas donner un alcool plus pur), et cela n’est
pas suffisant pour garantir la dilution dans l’essence ou
pour empêcher la formation d’acide formique lors de la combustion.
Il existe des procédés plus ou moins consommateurs d’énergie
(donc plus ou moins rentable) ou complexe pour purifier
l’éthanol, mais ils restent réservés aux industriels.
Autre risque, rouler à l'E85 dans un véhicule non prévu
à cet effet : mélange air/carburant trop pauvre. Pour les
moteurs à carburateur ou à injection mécanique n'ayant subit
aucune modification, le mélange serait si pauvre qu’il n’y
aurait pas de risque de surchauffe, l’air arrivant en surplus
abaisserait considérablement la température de combustion
et refroidirait les gaz d’échappement, le catalyseur ne
pourrait pas monter en température et pourrait être endommagé
par le surplus d’oxygène. De toute façon, le moteur ne tournerait
pas correctement.
Il existe par contre des conditions de mélange légèrement
pauvre où le mélange air/carburant se situe entre le mélange
stoechiométrique et celui qui donne la puissance maxi d'un
moteur. Cette puissance n'est pas exploitable à l'essence
car la surchauffe qu'elle génère provoque des détonations.
Mais mélanger de l'éthanol à l'essence dans certaines proportions
peut amener un moteur à carburateur ou à injection mécanique
à tourner dans ces conditions pauvres, et comme les risques
de détonation sont réduits avec l'éthanol (indice d'octane
plus haut), il devient possible de rouler longtemps à de
très hautes températures sans s'en rendre compte, ce qui
pourrait détruire les pistons, fondre les bougies et les
soupapes. Sans moyen de contrôler la richesse du mélange,
la température des gaz d’échappement, la température au
niveau des culasses, la pression dans les chambres de combustion
et la quantité d’oxygène dans l’échappement, il est difficile
de savoir si le moteur tourne dans des conditions acceptables
ou s’il est dans une « zone rouge ». Les injections électroniques
éliminent pas mal ce risque car le voyant « check engine
» (CEL) préviendra d’un fonctionnement anormal, et il suffira
de rajouter quelques litres d’essence dans le réservoir
pour corriger le problème.
JURIDICTIONS RECOMMANDANT L’E85
Pour 2013, certains états américains ont déjà prévu un
minimum de 20% d’éthanol dans toutes les essences. La ville
de Portland proposera du Bioéthanol et du Biodiesel
dans toutes ses stations essence à la place de ses équivalents
issus du pétrole d’ici 2009. Les négociations autour des
problèmes de garantie constructeur qui n’avaient prévu qu’une
utilisation de 10% d’éthanol dans le carburant sont encore
en cours.
De son côté, le Brésil continue lentement sa conversion
à l’éthanol en considérant que le passage à 20% d’éthanol
dans l’essence standard n’a eu que quelques effets sur les
voitures les plus anciennes, que le passage à 22% restait
encore sûr pour les mécaniques, et a donc choisi de passer
récemment à 24% d’éthanol dans toutes les essences à la
pompe.
Pour la France et l’Europe, voici les 10 propositions présentées
par le groupe de travail "Flex-fuel 2010", présidé par Alain
Prost, sur la généralisation en France du Bioéthanol E85
:
1 - Définir une norme de l’E85 au niveau national avant
le 31 décembre 2006.
2 - Autoriser la vente de l’E85 aux particuliers et aux
professionnels sur l’ensemble du territoire au 1er janvier
2007.
3 - Fixer la fiscalité de l’E85 au niveau le plus bas autorisé
par les directives européennes.
4 - Signature d’une "charte pour le développement de l’E85"
engageant tous les acteurs de la filière (constructeurs,
distributeurs, agriculteurs).
5 - Accompagner les exploitants indépendants des stations
service pour s’équiper de "pompes vertes".
6 - Informer les consommateurs sur les spécificités des
véhicules Flex-fuel et du carburant E85 par une communication
coordonnée entre Etat, constructeurs automobile et distributeurs
de carburant.
7 - Adopter un jeu de mesures fiscales incitatives pour
l’acquisition de véhicules Flex-fuel par les sociétés : amortissement
accéléré et réduction de la taxe sur les véhicules de sociétés.
8 - Encourager les collectivités locales à favoriser l’usage
des véhicules Flex-fuel par une exonération totale ou partielle
de la taxe proportionnelle sur les cartes grises et par
des droits de stationnement réduits.
9 - Réduire la taxe additionnelle sur les cartes grises
pour les véhicules Flex-fuel.
10 - Contribuer par la politique d’achat public au développement
du marché des véhicules Flex-fuel : définition d’objectifs
pluriannuels d’achats de véhicules Flex-fuel par les administrations
de l’Etat.
CONVERSION D'UN VEHICULE ESSENCE EN FLEX-FUEL
Aux USA comme en Europe, une homologation est nécessaire
pour autoriser le montage d’un kit de conversion Flex-fuel
à une voiture. Chaque motorisation pour chaque modèle de
véhicule doit avoir son homologation spécifique. Cela est
aussi difficile et coûteux que pour une installation gaz
(GNV ou GPL), même si les contraintes techniques ne sont
pas les mêmes, car tous les tests de sécurité et de roulage
doivent être validés. Aux USA, une fois qu’un kit est homologué,
le client final paie une somme de 750$ pour un passage aux
mines.
Pour l’instant, seul un kit de conversion brésilien est
disponible sur le marché américain pour les 4, 6 et 8 cylindres.
Ce kit opère sur l’injection en proposant un mode d’injection
pour l’essence et un pour l’éthanol avec une augmentation
des temps d’ouverture des injecteurs afin d'enrichir le
mélange lorsque le mode éthanol est activé.
Mais ce kit n’est pas forcément nécessaire. Ce qu’il
faut avant tout, c’est remplacer tout ce qui est en caoutchouc
en contact du carburant, et s’assurer que le réservoir et
les lignes de carburant ne sont pas en acier galvanisées.
Il faut ensuite s’assurer que la pompe à essence et le système
d’injection puissent délivrer 25 à 30% de carburant en plus.
En principe, les pompes et les injecteurs devraient supporter
l’éthanol du fait que les constructeurs montent des éléments
compatibles depuis les années 80. Lors des premières
utilisations de l’E85 dans un véhicule, il est possible
que l’alcool décolle tous les dépôts qui se sont produit
dans le circuit par l’essence ou dans le réservoir. Il sera
nécessaire de vérifier et changer le filtre à essence au
bout de 1000 kms.
Pour un véhicule à carburateur, il faudra augmenter la
taille des gicleurs de 11.8 à 14 %, ce qui va augmenter
le débit de carburant de 25 à 30%. La richesse du
ralenti devra elle aussi être corrigée.
Pour les véhicules encore plus anciens (avant 1980), après
avoir changé les joints du carburateur qui contiennent du
caoutchouc ou du liège, il sera possible afin d'augmenter
la richesse, de maintenir légèrement fermé le clapet du
starter. Cela reste cependant une solution quelque peu triviale.
Pour les véhicules modernes à injection, il est possible
d’augmenter le débit des injecteurs en augmentant simplement
la pression d’injection. Il existe des "boosters" dans le
commerce qui assurent ce rôle.
L’inconvénient de ces transformations est qu’elles ne sont
pas réversibles sans démontage ou ajout de pièces, et qu’il
faut utiliser un carburant à teneur d’éthanol constante.
COMPARAISON DES MELANGES AIR/CARBURANT
Pour obtenir un mélange stoechiométrique avec de l’E85,
27 à 30% de carburant en plus est nécessaire par rapport
à l’essence. Les véhicules Flex-fuel sont donc capables
de délivrer le bon mélange quel que soit la proportion d’éthanol
dans le carburant.
Pour l’essence, le mélange air/carburant stoechiométrique
théorique est de 14.64 pour 1 (en masse, non en volume).
Dans la pratique, le rapport est de 14.7 afin d’économiser
sensiblement l’énergie. Pour avoir un mélange stoechiométrique
avec l’E85, le coefficient passe à 9.725 pour 1.
Mais l'éthanol ne favorise pas les départ à froid et l’E85
à la pompe n’est pas le même en été et en hiver ! Pour faciliter
les démarrages à froid, la proportion d’éthanol passe à
70% pendant l’hiver. Même s’il est vendu sous l’appellation
E85, il est en fait de l’E70. Le mélange stoechiométrique
devient alors 10.6975 pour 1.
Autre influence : la volatilité de l'éthanol et de l'essence
est différente. Un mélange verra donc ses proportions modifiées
suivant qu'il est vieux ou non. L'injection d'un véhicule
essence normal est conçue pour délivrer un mélange
pouvant varier de 10 à 18 pour 1. C'est la raison pour laquelle
jusqu'à 50% d'E85 dans le réservoir, un véhicule essence
non FFV peut fonctionner, sous réserve de ne pas exiger
de départs par grand froid ou de conditions de charge extrêmes.
On se rend compte alors que pour avoir un mélange stoechiométrique
exact sans qu'il soit possible de connaître la proportion
exacte d'éthanol dans l'essence, il est nécessaire de contrôler
la combustion en permanence à l'aide d’une sonde lambda.
AVANTAGES ENVIRONNEMENTAUX
L'éthanol est un carburant renouvelable parce qu'il est
produit à partir de végétaux. De plus, sa combustion est
plus propre et plus complète que celle de l'essence ou du
carburant diesel. Selon certaines études, il produit moins
d'émissions de monoxyde de carbone au cours d'un cycle de
vie complet.
L'éthanol contribue à la réduction des émissions de gaz
à effet de serre parce que les céréales et les autres ressources
de la biomasse utilisées pour le produire absorbent du dioxyde
de carbone au cours de leur croissance. Même si la conversion
de la biomasse en éthanol et la combustion de l'éthanol
produisent des émissions, son utilisation produit moins
d'émissions de gaz à effet de serre que les carburants fossiles
tels que l'essence. Cette différence est attribuable aux
matières et aux combustibles utilisés pour le produire.
Au Canada, les usines où l'on fabrique de l'éthanol à partir
du maïs et du blé sont alimentées au gaz naturel et produisent
des émissions de gaz à effet de serre. L'avantage environnemental
net (sur un cycle de vie complet) associé à l'utilisation
de l’E85 est donc moins grand. Par contre, cette production
d'émissions est compensée par le fait que les végétaux absorbent
du carbone au cours de leur croissance. Aux États-Unis,
un grand nombre d'usines de production d'éthanol sont alimentées
au charbon ou à d'autres combustibles fossiles, ce qui réduit
l'avantage global de l'éthanol comparativement à l'essence.
Les émissions de gaz à effet de serre produites par le
carburant E-10 fabriqué à partir du maïs sont réduites d'environ
3 à 4% comparativement à celles de l'essence, mais le coût
et l'indice d'octane de ce carburant correspondent à ceux
de l'essence. Les émissions produites par le carburant E-10
fabriqué à partir de matières cellulosiques ligneuses ou
agricoles sont inférieures de 6 à 8% comparativement à celles
qui proviennent de l'essence, et les émissions produites
par le carburant E-85 fabriqué à partir de la cellulose
y sont inférieures de 75%. Une société canadienne utilise
une technologie enzymatique pour convertir la biomasse cellulosique
en éthanol dans son usine de démonstration située à Ottawa
(Ontario).
Même si l'éthanol est produit à base de maïs, son utilisation
pour l’automobile aura immanquablement des effets positifs
sur la réduction de la production de gaz à effet de serre
et il est à parier que l’amélioration des processus de fabrication
de l’éthanol ne fera qu’améliorer encore cela.
PUISSANCE ET UTILISATION EN COMPETITION
L’E85 permet de développer plus de puissance que l’essence
et ce spécialement dans des moteurs à haut taux de compression.
Dans un moteur Flex-fuel, une augmentation de puissance
de 5% est généralement constatée lors de l’utilisation de
l’E85. Des essais effectués pour l’aviation donnent des
résultats similaires.
De nombreuses associations ou fédérations de sports mécaniques
sont poussées à ne plus utiliser des essences à haut indice
d’octane contenant du plomb et l’E85 est envisagé en remplacement.
Pour le dragster, en 2006 la National Street Car Association
(NSCA) a approuvé l’utilisation de l’E85 dans deux des classes
les plus populaires (American Muscle Car et Street Machine).
La NHRA (National Hot Rod Association) autorise l’éthanol
dans plusieurs de ces catégories : Bracket Classes, Hotrod,
Modified, Pro FWD, Pro RWD.
En IRL, le carburant utilisé était jusqu’à présent du méthanol.
En 2006, le carburant devenait un mélange 10% éthanol et
90% méthanol. Pour 2007, le carburant sera 100% éthanol.
Des pourparlers sont également en cours dans le Nascar
et l’E85 pourrait rapidement prendre place dans certaines
sous-catégories.
Les V8 Supercar australiens sont également passé à un mélange
éthanol-essence.
CONCLUSION
En conclusion, l’E85 se présente comme le carburant idéal
pour des raisons économiques, environnementales mais également
en termes de performances. Cependant, nombreux sont ceux
qui émettent des réserves en ce qui concerne les possibilités
de production suffisante de l’éthanol. Alain Prost leur
répond qu’il ne faut pas raisonner à court terme : "Le développement
de l’éthanol ne puisera pas dans les réserves de l’agroalimentaire.
Il faudra beaucoup de temps pour que se développe le 100
% éthanol. En attendant, de nouvelles générations d’énergies
seront découvertes. Et si on en arrive là, ce sera un immense
succès pour les énergies alternatives." (Propos recueillis
par Héloïse Léon).
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