Les carburants
A) Les différents types de carburants
Les carburants sont des combustibles utilisés pour les transports : ils sont brûlés au sein de moteurs afin d’assurer le déplacement des véhicules. Ils sont majoritairement d’origine fossile, issus du pétrole :
pour les véhicules terrestres : le GPL (gaz de pétrole liquéfié), l’essence super sans plomb 95 ou 98 et le gazole ;
pour les avions : le kérosène ;
pour les bateaux : les fiouls lourds.
Cependant, des substituts synthétisés à partir de matières premières agricoles sont apparus : les agrocarburants. On les emploie surtout dans les véhicules terrestres ajoutés aux carburants fossiles dans des teneurs variables. On trouve le « bioéthanol », ajouté à l’essence et le « biogazole » ajouté au gazole. Ces 2 agrocarburants ne sont pas biologiques.
Il existe 3 générations de biocarburant :
la 1re génération est constituée d’alcools, d’huiles, d’esters d’huiles ou d’hydrocarbures obtenus après transformation de produits agricoles destinés normalement à l’alimentation humaine ou animale. Cette utilisation en tant que carburant pose donc un problème éthique ;
la 2e génération est constituée de composés oxygénés ou d’hydrocarbures obtenus à partir de bois, de cultures spécifiques non destinées à l’alimentation humaine ou animale, de résidus agricoles et forestiers ou de déchets ménagers, donc à partir de biomasse. Cette génération est en cours de développement ;
la 3e génération est constituée d’huiles et d’esters d’huiles obtenus après transformation de produits provenant d’algues. Cette génération est en cours de développement.
B) Les conséquences des carburants sur l’environnement
La combustion des carburants va générer du dioxyde de carbone (gaz à effet de serre) et des polluants. D’autre part, les ressources de pétrole s’amenuisant, des énergies alternatives doivent être développées. Une réduction de la consommation des moteurs est nécessaire ainsi que de nouveaux modes de mobilité (covoiturage, transports en commun…). Le dioxyde de carbone produit contribue au réchauffement climatique.
Les produits de combustion
Lors de la combustion complète d’un alcane, d’un alcène ou d’un alcool, le carburant réagit avec du dioxygène pour former, comme seuls produits, du dioxyde de carbone et de l’eau. Cette réaction est exothermique. L’eau peut être mise en évidence avec du sulfate de cuivre anhydre blanc qui va devenir bleu en sa présence et le dioxyde de carbone, lui, est détecté avec une solution d’eau de chaux qu’il va troubler. La flamme est alors bleue, peu éclairante.
Si la quantité d’oxygène est insuffisante, la combustion est incomplète : il peut se former aussi du monoxyde de carbone (CO) et du carbone (C). On observe des fumées et une flamme éclairante de couleur jaune orangée.
L'équation chimique de combustion
Lors de l’écriture d’une combustion complète, on écrit les réactifs à gauche de la flèche, les produits à droite, puis on utilise la conservation des éléments carbone et hydrogène pour ajuster les nombres stœchiométriques devant les réactifs et les produits.
On écrit enfin la conservation de l’élément oxygène en ajustant le nombre stœchiométrique devant le dioxygène O2.
L’équation de la combustion complète du propane s’écrit :
C3H8 (g) + 5 O2 (g) → 3 CO2(g) + 4 H2O (g)
Il est possible de déterminer les quantités de matière des réactifs et de trouver s’il y a un réactif limitant. On peut alors calculer les quantités de produits formés.
Lors de l’écriture d’une combustion incomplète, on équilibre de la même manière mais il y a alors d’autres produits : CO, C… L’équation de la combustion complète d’un alcane plus lourd s’écrit :
C20H42 (g) + 27 O2 (g) → 15 CO2(g) + 21 H2O (g) + 3 CO (g) + 2 C