Étude de la formulation et de la combustion de carburants alternatifs à base de graisses animales pour moteur à allumage spontané

• Auteur / Autrice : Anthony Kerihuel
• Direction : Mohand Tazerout, Jérôme Bellettre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mécanique, thermique et génie civil (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecole des mines. Département systèmes énergétiques et environnement (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : École polytechnique universitaire de Nantes Université
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : André Lallemand

Mots clés

Mots clés contrôlés

Moteurs diesel

Carburants de remplacement

Résumé

La valorisation énergétique des graisses animales dans un moteur à allumage spontané apparaît comme une des alternatives possibles afin de se prémunir de la diminution des réserves en énergies fossiles et de réduire les émissions de gaz à effet de serre. Les graisses animales présentent des propriétés de combustion voisines du gasoil (PCI et indice cétane) mais certaines de leurs propriétés physiques, telles la viscosité et la température de solidification, les rendent difficilement utilisables directement dans un moteur diesel. La caractérisation de graisses de différentes origines a montré que celles-ci se différencient uniquement par leur composition en acides gras. Par ailleurs, la teneur en acides gras saturés est la principale cause d’une viscosité et d’une température de solidification élevées. Cependant, la transformation de cette biomasse en une émulsion stable contenant un alcool (méthanol ou éthanol) de l’eau et un surfactant permet d’obtenir un biocarburant liquide à température ambiante. Des émulsions optimum de graisses animales sont alors réalisées. Des essais en moteur diesel sont effectués afin de mesurer les performances et les émissions polluantes résultantes de l’utilisation des émulsions formées. Les résultats sont probants car les émissions de polluants gazeux et de particules sont considérablement réduites par rapport à l’utilisation de graisse pure ou de gasoil. La modélisation de l’injection d’une goutte d’émulsion dans la chambre de combustion montre que le phénomène de la « microexplosion », due à l’évaporation brusque de l’eau dispersée sous l’effet de la chaleur, explique les réductions constatées au niveau des émissions polluantes.

The energy valorization of animal greases in an engine with spontaneous lighting seems one of the possible alternatives in order to secure reduction in the reserves in fossil energies and to reduce the gas emissions for purpose of greenhouse. Animal greases present properties of combustion close to the gas oil (LHV and index cetane) but some their physical properties, such viscosity and the temperature of solidification, makes them not easily usable directly in a diesel engine. The characterization of greases of various origins showed that those are different only by their composition in fatty acids. In addition, the acid content fatty saturated is the principal cause of a viscosity and a temperature of solidification high. However, the transformation of this biomass into a stable emulsion containing an alcohol (methanol or ethanol) of water and surfactant makes it possible to obtain one biocarburant liquid at ambient temperature. Emulsions optimum of animal greases are then carried out. Tests out of diesel engine are carried out in order to measure the performances and the pollutant emissions resulting from the use of the formed emulsions. The results are convincing because the emissions of gaseous pollutants and particles are considerably reduced compared to the use of pure grease or gas oil. The modeling of the injection of a drop of emulsion in the combustion chamber shows that the phenomenon of the “microexplosion”, due to the abrupt evaporation of the water dispersed under the effect of heat, explains the reductions noted on the level of the pollutant emissions.