Le diesel, également connu sous le nom de diesel, est un carburant dérivé du pétrole brut obtenu par des processus de raffinage.
Cet hydrocarbure liquide est largement utilisé pour alimenter les moteurs à combustion interne des véhicules, produire de l’électricité et fournir de l’énergie pour le chauffage. Ci-dessous, ses principales caractéristiques physiques, chimiques et applications sont détaillées.
Composition et propriétés chimiques du diesel
Le diesel est un mélange complexe d'hydrocarbures aliphatiques, notamment de composés cycliques et paraffiniques, contenant entre 13 et 18 atomes de carbone. Cette composition lui confère une densité et un point d’éclair plus élevés que l’essence, ce qui la rend moins inflammable et donc plus sûre pour la manipulation et le stockage.
La teneur en soufre du diesel constitue depuis toujours un problème environnemental. Cependant, les réglementations modernes, comme la norme EN 590 en Europe, ont considérablement réduit sa concentration à moins de 10 mg/kg. Cette limite est cruciale pour minimiser les émissions de dioxyde de soufre (SO₂) et de particules lors de la combustion. Malgré cela, le soufre remplit également une fonction lubrifiante, ce qui a obligé les fabricants à ajouter des additifs pour compenser son élimination.
Production et obtention de diesel
Le diesel est produit par plusieurs méthodes, parmi lesquelles :
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Distillation fractionnée : Il s’agit du procédé classique dans lequel le pétrole brut est chauffé dans une tour de fractionnement. Le diesel est extrait à une température d’environ 350 °C. La qualité du carburant dépend directement des caractéristiques du pétrole brut et de la précision du processus de raffinage.
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Craquage catalytique : Cette méthode implique la fragmentation des hydrocarbures lourds en molécules plus légères grâce à l'utilisation de catalyseurs. Il s'agit d'une technique efficace qui permet d'optimiser la production de diesel, mais à un coût énergétique et économique élevé.
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Synthèse GTL (Gas to Liquid) : Le procédé GTL convertit le gaz naturel (méthane) en hydrocarbures liquides grâce à l'utilisation d'un catalyseur, produisant un diesel de haute pureté sans teneur en soufre. Ce type de diesel réduit considérablement les émissions de particules et d'oxydes d'azote (NOx). De plus, des entreprises comme Shell ont intégré le GTL dans des carburants haut de gamme tels que le V-Power.
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Diesel renouvelable : Appelé biodiesel, il est produit à partir de biomasse (huiles végétales, déchets agricoles, etc.) grâce à un processus de transestérification. Bien qu’il soit considéré comme plus durable, il présente des défis en termes de stockage et de mélange avec le diesel fossile.
Types de diesel et leurs applications
diesel automobile
Le diesel est largement utilisé dans les moteurs à cycle Diesel, où il est injecté directement dans la chambre de combustion.
Pour être conforme aux réglementations européennes, comme la norme EN 590, le diesel doit avoir des propriétés spécifiques, comme un indice de cétane minimum de 51 et une faible teneur en soufre. Ces caractéristiques assurent une combustion plus efficace et moins polluante.
Diesel pour combustion stationnaire
Ce type de diesel, utilisé dans les chaudières et les générateurs, a des spécifications moins strictes. Il permet une teneur en soufre plus élevée (jusqu'à 0,1%) et ne nécessite pas de point de distillation maximum (T95). Cela réduit les coûts de production, mais implique également un impact environnemental plus important.
diesel marin
Les moteurs diesel utilisés sur les navires utilisent un carburant ayant un point d’ébullition élevé et une teneur en soufre plus élevée.
La norme ISO 8217 réglemente ce type de carburant, même si les futures réglementations devraient limiter encore davantage leurs émissions, notamment dans des régions comme la Méditerranée.
Propriétés physiques du diesel
Apparence et couleur
Le diesel doit être clair et exempt d'impuretés visibles. Sa couleur varie en fonction du processus de production et des additifs utilisés, bien que des tons opalescents puissent indiquer une contamination ou une dégradation du produit.
Densité et pouvoir calorifique
La densité du diesel est d’environ 835 kg/m³, ce qui lui confère une efficacité énergétique par volume supérieure à celle de l’essence. Son pouvoir calorifique est d'environ 40,9 MJ/kg (10 200 kcal/kg), ce qui en fait un carburant efficace pour les applications à longue portée.
Propriétés à basse température
Une caractéristique clé du diesel est son comportement dans les climats froids. À basse température, des cristaux de paraffine peuvent se former et obstruer les filtres à carburant. C'est pour cette raison que la norme EN 590 établit des exigences pour garantir la fluidité du diesel en hiver, y compris les variantes arctiques qui fonctionnent jusqu'à -21 °C.
Indice de cétane
L'indice de cétane mesure la facilité avec laquelle le carburant diesel s'enflamme dans un moteur. Des valeurs plus élevées (minimum 51 selon la norme EN 590) indiquent une combustion plus rapide et plus efficace, ce qui améliore les performances et réduit les émissions polluantes.
Impact environnemental et pollution
Le diesel génère diverses émissions polluantes, parmi lesquelles :
- Dioxyde de carbone (CO₂) : Principal gaz à effet de serre produit lors de la combustion.
- Oxydes d'azote (NOx) : Responsables de la formation du smog et des pluies acides.
- Particules fines (PM) : émises en plus grande quantité que dans les moteurs à essence, ce qui représente un risque pour la santé respiratoire.
Pour atténuer ces effets, les carburants modernes contiennent des additifs et sont combinés avec du biodiesel pour réduire les émissions. Cependant, la présence de biodiesel augmente également le risque de contamination bactérienne, puisque ce composant attire l'eau, facilitant ainsi la croissance de micro-organismes dans les réservoirs de stockage.
Problèmes de pollution diesel
Le diesel, bien qu’efficace comme carburant, pose d’importants problèmes de pollution environnementale et de santé publique. L'un des principaux polluants associés à l'utilisation du diesel est le dioxyde d'azote (NO₂), un gaz toxique qui contribue au smog et peut causer de graves problèmes respiratoires. De plus, les moteurs diesel émettent des particules fines (PM2,5 et PM10) qui pénètrent profondément dans les poumons et le système cardiovasculaire, augmentant ainsi le risque de maladies telles que l'asthme, le cancer du poumon et les problèmes cardiaques.
Un autre aspect préoccupant est la teneur en soufre du carburant diesel. Bien que les réglementations modernes, telles que la norme EN 590 en Europe, aient considérablement réduit la teneur en soufre à moins de 10 mg/kg, sa présence historique a contribué aux pluies acides et à la pollution des sols et de l'eau.
L'utilisation de biodiesel dans des mélanges présente également d'autres inconvénients, comme une contamination bactérienne dans les réservoirs, qui peut entraîner des problèmes de stockage et une dégradation du carburant.
Les zones urbaines, où le trafic est dense, sont particulièrement vulnérables, et des alternatives plus propres telles que l'électrification et l'utilisation de carburants synthétiques sont recherchées pour atténuer ces problèmes.