Les substituts à l’essence – Sur la bonne voie!

L’environnement est un sujet qui préoccupe aujourd’hui comme jamais auparavant. Tous les intervenants en ce domaine s’entendent pour dire qu’il est devenu urgent de diminuer toutes les formes de pollution. L’industrie du transport n’est pas en reste : depuis plusieurs années, on travaille à développer, pour les véhicules qui circulent sur nos routes, des substituts valables à l’essence. Toutefois, en creusant un peu, on se rend compte que, même si tous les espoirs sont permis, certains des substituts qui sont proposés ne sont pas aussi écologiques qu’ils le paraissent à première vue.

Densité énergétique
Avant de se pencher sur les caractéristiques propres aux différents carburants, examinons leur densité d'énergie en BTU (British thermal units) par litre.

CARBURANTS	BTU
Diesel	35 620
Essence*	29 025 à 33 245
Propane	23 000
Éthanol	19 790
Gaz naturel liquéfié	19 390
Méthanol	14 900
Hydrogène liquide	8 970
Gaz naturel comprimé	7 650
* La densité énergétique de l'essence varie en fonction de la composition du pétrole brut et des techniques de distillation.

Éthanol
L’éthanol, également connu sous le nom d'alcool de grain, peut être produit à partir de maïs, de même que d'une variété de substances biologiques telles que la canne à sucre. Ce carburant est moins corrosif que le méthanol; tout comme lui, il garde les chambres de combustion propres et il possède un indice d'octane élevé. De par sa nature, l'éthanol peut alimenter les moteurs de voiture sans qu’il soit nécessaire de leur apporter d’importantes modifications. Finalement, il produit moins d’émissions d’hydrocarbure (HC) et de monoxyde de carbone (CO) que l’essence.

Toutefois, son coût élevé – près du double de l’essence –, et son procédé de fabrication compliqué le rendent moins intéressant comme substitut à l'essence, du moins à court terme. De plus, tel que nous pouvons le voir dans le tableau ci-dessus, la densité énergétique de l’éthanol correspond aux deux tiers de celles de l’essence, ce qui signifie que les pleins seront plus fréquents. Par ailleurs, qu'on l'utilise comme un simple additif à l'essence ou pur à 100 %, il peut contribuer à la formation du smog si la tension de vapeur n’est pas ajustée comme celle de l’essence pure. En effet, comme il se vaporise plus rapidement que l’essence, il laisse échapper plus de composés organiques volatiles (COV) qui sont des éléments responsables de la formation du smog. Finalement, l’éthanol étant plus corrosif que l’essence, certains constructeurs craignent qu’il crée des problèmes dans le système d’alimentation des véhicules qui ne roulent pas quotidiennement.

Les désavantages se constatent aussi sur un autre plan : l'utilisation des tracteurs, nécessaires pour les récoltes de maïs et autres produits de culture qui servent à la fabrication de l’éthanol, combinée au processus de fermentation, produit des émissions de gaz carbonique (CO₂). En outre, les fertilisants employés pour favoriser la croissance de ces plantes contaminent les cours d’eau et la nappe phréatique et produisent des émissions d’oxyde nitreux (N₂O).

Les vertus vertes de ce carburant laissent donc à désirer, surtout que les voitures les plus récentes possèdent des systèmes antipollution très efficaces. L’environnement pourrait donc ne bénéficier des vertus de l’éthanol que si on l’utilise dans un véhicule plus âgé.

Gaz naturel comprimé
Une fois comprimé, le gaz naturel possède une faible valeur énergétique par litre, ce qui nécessite l'emploi de grands réservoirs lourds, volumineux et très résistants. Tous ces éléments ne militent pas en faveur du gaz naturel, d'autant plus que son utilisation exige des modifications au moteur. De plus, l'absence de qualité lubrifiante dans ce gaz constitue un autre inconvénient. Pour l'instant, le gaz naturel comprimé est surtout réservé aux véhicules qui font partie d'une flotte circulant en milieu urbain et qui peuvent se ravitailler aisément. Au chapitre de la pollution, on lui reconnaît des réductions significatives, par rapport à l'essence, pour l’émission de HC, de CO et de CO₂.

Propane
Tout comme le gaz naturel comprimé, le propane convient aux flottes commerciales qui circulent en milieu urbain. Ses émissions en hydrocarbures et en oxyde de carbone sont un peu moindres que celles de l'essence, tandis que ses émissions en gaz carbonique sont beaucoup moins importantes que celles de l'essence.

Méthanol
De tous les carburants susceptibles de remplacer le pétrole dans un futur rapproché, le méthanol vient en tête de liste. En effet, ce liquide, appelé aussi alcool de bois ou alcool méthylique, possède de belles qualités comme un indice d'octane élevé et des émissions moins polluantes en CO₂, une des causes de l'effet de serre. De plus, l'alcool méthylique ne produit pas de ces hydrocarbures non brûlés qui engendrent la formation d'ozone à la surface de la terre; on sait que cet ozone s'avère l’un des responsables de la formation du smog. Enfin, la combustion du méthanol n’encrasse pas le moteur des véhicules. 

Malheureusement, le méthanol n'a pas que des qualités. En effet, ce carburant est très toxique et il peut pénétrer dans le corps par inhalation ou en traversant la barrière de la peau. Comme il ne s’évapore pas rapidement, les démarrages sont plus laborieux par temps froid. En plein jour, le méthanol brûle en produisant une flamme absolument claire, donc invisible. De plus, il est sans odeur, alors on ne peut en détecter la présence par l’odorat. Le méthanol étant très corrosif, il faut utiliser des matériaux spécifiques que ce carburant ne fera pas rouiller. Et comme il a un potentiel énergétique assez limité, le méthanol exige l’utilisation d’un réservoir deux fois plus grand pour couvrir la même distance qu’avec un moteur à essence.

En mélangeant de l’essence au méthanol, Chrysler, Ford et GM ont surmonté certaines de ces difficultés, comme le démarrage par temps froid et l’impossibilité de voir et de sentir le méthanol. Par contre, la production et l’utilisation du méthanol ont quand même des effets nuisibles sur l’environnement, puisqu’elles sont à l’origine d’émissions de CO₂ et d’aldéhyde. Si on reconnaît que les aldéhydes constituent des irritants majeurs pour les yeux, c'est surtout le formaldéhyde qui préoccupe puisqu'on le croit cancérigène.

D'autre part, la production du méthanol à partir de charbon engendre environ deux fois plus de CO₂ que la combustion de l’essence. En revanche, si le méthanol est produit à partir de gaz naturel, on émettra approximativement 10 % moins de CO₂ qu’avec l'essence. Voilà deux difficultés auxquelles les ingénieurs devront se mesurer avant que le méthanol ne soit capable de remplacer avantageusement l’essence.

Hydrogène liquide
Bien qu’il soit tout indiqué pour les fusées, l'hydrogène liquide pose de sérieux problèmes quant à son utilisation pour un véhicule moteur. Ainsi, il est très difficile à liquéfier et le liquide doit être conservé à une température de -253 ⁰C, ce qui nécessite un système complexe. Par ailleurs, sa mise en marché nécessiterait l’instauration d’une toute nouvelle infrastructure de distribution. Notons, pour sa décharge, que l'hydrogène ne pollue pratiquement pas et ne nécessite pas l’utilisation d’un moteur très différent. Des constructeurs, dont BMW, Ford, General Motors, Honda et Mercedes, cherchent depuis un certain temps à mettre au point un véhicule fonctionnant à l'hydrogène.

En attendant …
D’ici à ce que l’hydrogène et la pile à combustible soient réellement capables de constituer des solutions de rechange valables pour l’essence, les automobilistes ont accès à un système qui demeure intéressant et efficace : le moteur hybride essence/électricité.

En associant un moteur électrique et un moteur à essence, les ingénieurs peuvent employer un moteur à essence de petite cylindrée, ce qui permet de diminuer considérablement la consommation d’essence ainsi que la pollution. Lorsque, en plus, une transmission continuellement variable (CVT : continuously variable transmission) active les roues motrices, les bénéfices et l’agrément de conduite s’en trouvent significativement augmentés.

Encore beaucoup de chemin reste à faire pour en arriver à la production d’un carburant qui permette de propulser les véhicules de façon efficace et économique et sans que, en voulant éliminer certains des désavantages de l’essence, on crée de nouveaux problèmes en matière de santé et d’environnement. On constate que plusieurs technologies sont prometteuses et on peut être certain que les spécialistes de la question travaillent d’arrache-pied : on imagine sans peine l’avenir qui se dessinera pour celui ou celle qui apportera la solution miracle!

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