Le diesel, également connu sous le nom de diesel, est un carburant dérivé du pétrole utilisé principalement dans les moteurs à combustion interne à allumage par compression, communément appelés moteurs diesel.
D'un point de vue technique, le diesel est un mélange d'hydrocarbures, composé principalement de molécules aux chaînes plus longues que celles de l'essence. Cela lui confère des propriétés physiques et chimiques distinctives qui le rendent adapté aux applications nécessitant une puissance et une efficacité thermique soutenues.
Ci-dessous, nous explorerons en détail les propriétés physiques et chimiques du diesel, ainsi que leur relation avec les performances, la sécurité et l'impact environnemental.
Composition du diesel
Le diesel est principalement composé d'hydrocarbures saturés (paraffines) et d'aromatiques dont les chaînes carbonées comptent généralement entre 10 et 22 atomes de carbone par molécule. La proportion spécifique de ces composés varie en fonction du type de diesel et du procédé de raffinage.
Il existe différentes qualités de diesel, comme le diesel à faible teneur en soufre et le diesel synthétique, qui sont obtenus à partir de sources alternatives telles que le gaz naturel ou la biomasse.
De manière générale, les hydrocarbures présents dans le diesel lui confèrent une densité énergétique élevée, ce qui signifie qu'il peut libérer une grande quantité d'énergie lors de sa combustion.
Cependant, cette composition influence également d'autres propriétés, telles que la viscosité, le point d'éclair et les émissions générées lors de la combustion.
Propriétés physiques du diesel
Ci-dessous je vous montre les principales propriétés physiques du diesel :
Densité
La densité du diesel est supérieure à celle de l'essence et se situe généralement entre 0,82 et 0,85 g/cm³. Cela le rend plus lourd et plus dense, ce qui a un impact positif sur sa densité énergétique. À volume égal, le diesel contient plus d'énergie que l'essence, ce qui contribue à une plus grande efficacité des moteurs diesel en termes de kilomètres par litre. Cependant, cette densité plus élevée signifie également que le diesel génère davantage d’émissions de CO₂ par litre brûlé.
Gelée
Le diesel est plus visqueux que l’essence, ce qui signifie qu’il est moins fluide à température ambiante. Sa viscosité est comprise entre 2 et 4 centistokes à 40 °C, selon la formulation et la réglementation locale. Cette propriété est importante car elle affecte la pulvérisation du carburant dans les injecteurs du moteur.
Si la viscosité est trop élevée, le carburant peut former de grosses gouttelettes au lieu d’un fin brouillard, réduisant ainsi l’efficacité de la combustion.
Pour améliorer ses performances dans les climats froids, des additifs sont ajoutés qui réduisent la viscosité et empêchent la formation de cristaux de paraffine qui pourraient obstruer les filtres à carburant.
Point d'éclair
Le point d’éclair du diesel est nettement supérieur à celui de l’essence, compris entre 52°C et 96°C.
Cette propriété rend le carburant diesel moins volatil et donc moins inflammable dans des conditions normales de stockage et de manipulation.
Cette fonctionnalité contribue à votre sécurité, car le diesel est moins susceptible de s'enflammer accidentellement que l'essence.
Volatilité
Le diesel est moins volatil que l’essence, ce qui signifie qu’il s’évapore plus lentement à température ambiante. Cela est dû à ses molécules plus grosses et plus lourdes. Bien que sa faible volatilité puisse rendre le démarrage du moteur difficile par temps froid, elle réduit également les pertes par évaporation pendant le stockage et le transport.
Couleur et odeur
Le diesel a une couleur qui peut varier du jaune clair au brun, selon sa qualité et sa teneur en soufre. Son odeur caractéristique, plus forte et plus pénétrante que celle de l'essence, est due à la présence d'hydrocarbures aromatiques et de composés soufrés.
Propriétés chimiques du diesel
Ci-dessous je présente les principales propriétés chimiques que présente ce carburant :
Combustion
La combustion du diesel se produit dans un moteur par le biais d'un processus d'allumage par compression, dans lequel l'air est comprimé à haute pression jusqu'à ce qu'il atteigne des températures suffisamment élevées pour enflammer le carburant sans avoir recours à une étincelle. L'équation générale pour la combustion complète de ce carburant est :
C n H m + O₂ → CO v + H v O + énergie
Dans des conditions idéales, le diesel brûle complètement pour former du dioxyde de carbone (CO₂) et de l'eau (H₂O), libérant ainsi une grande quantité d'énergie. Cependant, en pratique, une combustion incomplète peut générer des sous-produits tels que du monoxyde de carbone (CO), des hydrocarbures imbrûlés, de la suie et des oxydes d'azote (NOₓ).
indice de cétane
L'indice de cétane mesure la facilité avec laquelle le diesel s'enflamme sous compression. Un indice de cétane plus élevé indique que le carburant s'enflamme plus facilement et produit une combustion plus douce, réduisant ainsi le cliquetis du moteur et améliorant les performances. Les carburants diesel typiques ont un indice de cétane compris entre 40 et 55.
Ce paramètre est équivalent à l’indice d’octane de l’essence, bien qu’il mesure une propriété différente. Les carburants ayant un indice de cétane inférieur peuvent provoquer des problèmes d'allumage et augmenter les émissions de polluants.
Teneur en soufre
La teneur en soufre du diesel a été soumise à des réglementations strictes en raison de son impact environnemental. Le soufre, présent sous forme de composés soufrés, génère du dioxyde de soufre (SO₂) lorsqu’il est brûlé, un gaz qui contribue aux pluies acides et aux problèmes de qualité de l’air. Les moteurs diesel modernes contiennent généralement peu ou très peu de soufre, avec des niveaux ne dépassant pas 15 parties par million (ppm) dans de nombreux pays.
4. Stabilité chimique
Le diesel est relativement stable pendant le stockage, bien qu'il puisse s'oxyder et former des gommes et des dépôts s'il est exposé à l'air pendant de longues périodes.
Cette oxydation peut affecter les performances du carburant et obstruer les injecteurs du moteur. Pour atténuer ce problème, des antioxydants sont ajoutés au diesel.
De plus, le diesel peut être contaminé par l’eau, ce qui peut favoriser la croissance de micro-organismes dans les réservoirs de stockage. Ce problème est résolu grâce à l'utilisation d'additifs antimicrobiens et à l'élimination périodique de l'eau accumulée.
Impact des additifs
Les additifs contenus dans le diesel améliorent à la fois ses performances et sa durabilité environnementale. Certains des additifs les plus courants comprennent :
- Améliorateurs de cétane : augmentent l'indice de cétane et améliorent l'allumage.
- Additifs antigel : empêchent la formation de cristaux de paraffine dans les climats froids.
- Additifs détergents : réduisent la formation de dépôts sur les injecteurs et les vannes.
- Stabilisants : améliorent la durée de vie du carburant en empêchant l'oxydation.
Sécurité et manipulation du diesel
Le diesel est moins inflammable que l’essence, ce qui le rend plus sûr lors du transport et du stockage.
Cependant, la manipulation nécessite des précautions, car une exposition prolongée aux vapeurs ou au liquide peut provoquer des irritations cutanées et des problèmes respiratoires. Le contact avec le sol ou les sources d’eau peut également avoir des effets environnementaux négatifs en raison de leur nature polluante.