Ce qu’on sait moins ou ce qu’on a occulté, c’est que les quelques ingénieurs et techniciens, qui se trouvaient au Congo en 1908 (un peu plus d’une centaine) lorsque ce pays devint une colonie belge, furent des pionniers en la matière
télécharger 54.01 Kb.
|
| L’huile de palme et ses transformations comme carburant Ing. A.-B. Ergo MSc Il y a plus d’un siècle que s’est manifesté un certain intérêt pour les huiles végétales en tant que carburant des moteurs de type diesel. Ce n’est donc pas un intérêt nouveau ou récent mais celui-ci réapparaît périodiquement au gré des crises pétrolières, des marchés difficiles ainsi que des guerres et de leurs conséquences. Ce qu’on sait moins ou ce qu’on a occulté, c’est que les quelques ingénieurs et techniciens, qui se trouvaient au Congo en 1908 (un peu plus d’une centaine) lorsque ce pays devint une colonie belge, furent des pionniers en la matière. En fait, l’usage des carburants végétaux était une solution attractive dans un pays riche en oléagineux, source d’énergie permanente et d’un coût minime, rendant celui-ci indépendant d’approvisionnements difficiles et coûteux de par l’éloignement des métropoles ou de par les distances aux ports de mer. Une étude du professeur Mayné dans les Annales de Gembloux nous informe qu’à la fin de la première guerre mondiale le prix d’une tonne de mazout, rendu à Léopoldville en fûts métalliques, était quatre fois supérieur au prix d’une tonne d’huile de palme vendue dans cette localité et huit fois supérieur au prix d’une tonne d’huile de palme achetée aux paysans de l’interland. D’un autre côté, Rodolphe Diesel lui-même avait affirmé dans une communication quelques années auparavant : « on ignore généralement que l’on peut employer directement dans les moteurs diesel, des huiles animales ou végétales ». L’Association pour le perfectionnement du matériel colonial de Belgique avait été créée dans le but d’aider de ses conseils les expatriés qui n’avaient, dans la colonie, ni les moyens ni le temps de faire les expériences et les tests nécessaires. Une commission d’ingénieurs de cette association s’est particulièrement intéressée aux carburants d’origine végétale et aux essais qui se faisaient de tous côtés. Les procès-verbaux des séances tenues par cette commission détaillent ces essais ainsi que les discussions et les propositions d’amélioration qui en ont résulté. Mais au Congo même, fort de l’affirmation de Diesel, on a utilisé de l’huile de palme comme carburant notamment dans des moteurs statiques au Bas Congo et aux Stanley Falls et ceci sans étude préalable de non-faisabilité. On a également utilisé l’alcool comme carburant puisqu’on a eu, sur la route Congo-Nil, dans les Uélés, des convois de camions qui roulaient à ce carburant. Mais cela était moins étonnant puisque les Suisses avaient déjà déposé un brevet en 1900, pour actionner les moteurs à l’alcool éthylique.  Colonne de camions sur la route Congo-Nil avant 1908 (moteurs à vapeur) L’Anglo-Belge Company, 89 quai de l’Industrie à Gand, fournit à la Forminière deux moteurs de bateaux fonctionnant à l’huile de palme; les moteurs sont des semi-diesel à 1 ou 2 cylindres. Mais les moteurs qui semblent avoir la préférence sont les moteurs Drott dont tous les types de 3 ½ à 120 HP ont été testés avec l’huile de palme comme carburant. Trois remorqueurs le L. Guillot, le Galiema et un autre de la société Van Acker sont équipés de ces moteurs. Deux autres bateaux, dont le Fichefet, utilisent aussi ce carburant. Il faut dire que la grosse majorité de la flotte du fleuve et de ses affluents navigue au bois vert, qui s’avère beaucoup plus coûteux que l’huile de palme et qui nécessite surtout beaucoup d’arrêts De nombreux autres moteurs seront testés notamment des moteurs Gardner construits à Manchester, le moteur Fromhout construit à Amsterdam, le moteur Ansaldo construit à Turin et un moteur belge 4 temps (semi diesel de 75 chevaux) construit par la firme Bollinckx à Bruxelles. A l’instigation du professeur Leplae, des essais seront menés au Cinquantenaire sur des tracteurs équipés de moteurs Avance puisque l’idée généralement admise était de favoriser les transports mais aussi l’agriculture par l’usage des carburants d’origine végétale. Les ingénieurs de Ponthière et G. Perpète, M. Vanesse et le major Freutels sont généralement cités comme les réalisateurs les plus remarquables de ces essais. Un autre ingénieur belge, Tobiansky d’Althoof mènera, dès 1890, des études relatives à la transformation de l’huile de palme en gaz (gazéification pyrogénée en vase clos). Il créera même un appareil qu’il appellera Palmo-bigazogène lequel sera construit par la firme Walschaerts à Bruxelles. Cet appareil sera couplé à un moteur Miesse monobloc à 4 cylindres et une version de celui-ci sera même aménagée pour l’éclairage des maisons. Mais d’où provient à cette époque l’huile de palme ? Des palmeraies semi naturelles qui se développent aux endroits des anciens villages ainsi que le long des rivières où le palmier à huile trouve toute la lumière nécessaire à son bon développement. Les régimes du palmier à huile comportent plus de 1000 fruits (parfois jusque 3000) comprenant une pulpe oléagineuse entourant une noix qui renferme à son tour une amande oléagineuse. La pulpe donne l’huile de palme, l’amande fournit l’huile palmiste. La composition des huiles de palme indigènes est la suivante : (d’après Hilditch) Acides - acide palmitique + myristique 33.9 à 38.2 % - acide stéarique 3.7 à 5.5 % - acide oléique + hexadecenoïque 51.7 à 52.4 % - acide linoléique + linolénique 6.4 à 8.2 % Les glycérides principaux d’après des études de l’époque seraient : - tripalmitine 5.5 % - oléodipalmitine 29.5 % - palmitodioléine + palmitostéarooléine 59.0 % - trioléine + stéarodioléine 6.0 % - dipalmitostéarine traces Mais l’extraction de l’huile de palme par les méthodes coutumières atteint à peine 50 % de l’extraction industrielle introduite par la firme Lever dès 1911; d’autre part, l’huile produite est plus acide et contient beaucoup plus d’impuretés.  Moteur statique à huile de palme au Congo avant 1914. Cette première vague d’utilisation de l’huile de palme comme carburant sera suivie de plusieurs autres, notamment au moment de la crise économique des années trente. On fera d’autres essais en utilisant des huiles alcoolysées ou des huiles soumises au cracking. Mais c’est une autre page de l’histoire. L’Huile de palme éthanolysée ou méthanolysée. La crise des années 30 frappe durement la colonie comme la métropole d’ailleurs. Si on a judicieusement utilisé dans certaines régions les formes d’énergie disponibles (hydroélectrique, bois, …) sur l’immense réseau routier du Nord-Est, le trafic automobile (55 millions de tonnes kilométriques) de la colonie est totalement dépendant d’approvisionnements extérieurs et celle-ci est obligée d’importer les carburants et les lubrifiants (30.000 tonnes d’huiles minérales). Cela permet de comprendre pourquoi Léopold II s’acharnait à essayer d’avoir une sortie sur le Nil. Le problème est suffisamment préoccupant pour qu’on crée, au Département des Colonies, une Commission des carburants composée de professeurs d’université (Chavanne ULB, Connerade Mons, Coppens et Mertens UCL) du major Damman et de représentants du Ministère des Colonies (Léonard, Van den Abeele et l’ingénieur Frédéric), dont la mission sera l’étude systématique de la production et de l’utilisation de carburants extraits de produits locaux. Le problème est complexe, il faut créer un carburant bon marché, facile d’utilisation, sans devoir construire des véhicules ou des moteurs nouveaux. Le professeur Chavanne préconise la transformation de l’huile de palme par traitement chimique et plus particulièrement son alcoolyse par des alcools à faible masse moléculaire, le méthanol ou l’éthanol. La Commission choisit l’éthanol après que des essais de fabrication en laboratoire se soient montrés favorables. Il fut décidé alors de passer à la fabrication semi-industrielle, de faire des essais sur route puisque c’est le trafic routier qui constitue le problème le plus urgent, et enfin d’imaginer des unités de production d’huile de palme et d’alcool éthylique sur un même site. L’installation pilote semi-industrielle devait être suffisamment importante pour permettre de calculer les rendements et les prix de revient, la qualité des matériaux à utiliser et la durée des différentes phases de fabrication. La Commission opta pour une installation capable de fabriquer 5 tonnes de carburant avec une capacité journalière de production de 100 kilos. Que se passe t-il dans une réaction d’éthanolyse d’un glycéride en présence d’acide sulfurique concentré ? On a la production d’un ester et de glycérine; c’est l’ester qui nous intéresse car son poids moléculaire et son point de fusion sont nettement inférieurs à ceux de la glycéride. Exemple. C15H31-CO2-CH2 H2C-OH | | C15H31-CO2-CH + 3 C2H3-OH 3 C15H31-CO2-C2H5 + HC-OH | | C15H31-CO2-CH2 H2C-OH tripalmitine éthanol palmitate d’éthyle glycérine Le poids moléculaire de la tripalmitine (un des glycérides de l’huile de palme) est de 806 et son point de fusion de 65°C ; ceux du palmitate d’éthyle sont respectivement de 284 et 24°C. Tous les glycérides de l’huile de palme (solides à température normale, point de fusion 27°C) réagissent de cette façon et les esters produits sont liquides à température normale (point de fusion 7.8°C) Cette réaction étant réversible, il faut donc travailler en surplus d’éthanol (plus de 3 fois la quantité requise) mais il faut également que ce dernier soit très concentré car l’eau qu’il contiendrait provoquerait une hydrolyse. Ainsi avec le palmitate d’éthyle on aurait : C15H31-CO2-C2H5 + H2O C15H31-CO2H + C2H5-OH réaction réversible avec production d’eau. palmitate d’éthyle eau acide gras libre éthanol La présence d’acides gras libres dans le carburant serait la cause d’inconvénients majeurs en provoquant des corrosions. L’huile de palme utilisée doit donc contenir le moins possible d’acides gras libres (< à 5%) On s’est également aperçu que la réaction d’éthanolyse était favorisée par l’élévation de la température; il est donc intéressant de chauffer, mais jusqu’à un certain point, car une forte augmentation de température occasionne des pertes d’alcool. Le schéma de fabrication est relativement simple. 1. dans une autoclave (4 atmosphères), chauffer indirectement pendant 5 heures à 100°C, 40 Kg d’huile, 50 litres d’éthanol à 99.5% et 800 grammes d’acide sulfurique; 2. distiller pour obtenir 33 litres d’alcool à 98%, des eaux glycérineuses et du carburant brut 3. Ce carburant brut va subir 2 lavages le premier avec 50 litres d’eau pendant 2 heures et le second avec la même quantité d’eau pendant 4 heures avec élimination chaque fois de l’eau de lavage et de l’écume 4. sédimentation du carburant brut lavé pendant un mois puis décantation pour éliminer les glycérides incomplètement transformés ; 5. blanchîment du carburant pendant 4 heures à 80 °C en présence de borate de manganèse 5 pour mille et d’air comprimé puis centrifugation pour éliminer le catalyseur, les impuretés et l’eau 6 obtention de 30 Kg de carburant propre. Des essais sur moteurs statiques (Miesse et 2 moteurs Brossel) ont été réalisés au laboratoire de l’Institut de Thermotechnique de l’Université de Louvain. Ils ont donné les résultats suivants : 1. le rendement moteur au gasoil et à l’huile de palme éthanolysée est pratiquement le même 2. la consommation spécifique en poids est de 14.6% plus élevée avec l’huile de palme éthanolysée 3. aucune modification n’a dû être apportée aux moteurs 4. aucun signe de dérangement n’a été observé 5. la valeur marchande de l’huile de palme éthanolysée égale 0.841 fois celle du gasoil de pétrole (dans l’expérience) 6. la qualité d’inflammation de l’huile de palme éthanolysée est supérieure à celle des gasoils de pétrole. Des essais sur route (20.000 km) ont été réalisés entre Louvain et Bruxelles sur des bus équipés de moteur Miesse (8,25 tonnes à vide; 13 tonnes en pleine charge; 6 cylindres – 8.355 dm²; 90 CV, 1700 tours). Les résultats sans qu’il y ait de modifications ni de dérangement furent les suivants : 1. le démarrage à froid fut plus facile avec l’huile de palme éthanolysée 2. le fonctionnement est plus silencieux avec l’huile de palme éthanolysée 3. les surfaces de frottement des cylindres et pistons-moteurs sont restées lisses 4. l’huile de palme éthanolysée a produit un dépôt moins épais mais plus lourd que gasoil sur les parois des chambres de compression 5. l’huile de palme éthanolysée détériore davantage les surfaces de portée des soupapes 6. les pompes d’injection ont travaillé avec la même efficacité dans les deux cas 7. les injecteurs ont plus souffert avec l’huile de palme éthanolysée 8. la consommation d’huile de palme éthanolysée dépasse de 5.3% en poids et de 3.2% en volume celle du gasoil. Pendant la seconde guerre mondiale des tas de brevets ont été pris aux E-U chez du Pont de Nemours (2.271.619 et 2.360.844), chez Colgate Palmolive (2.383.579, 2.383.580, 2.383.586, 2.383.599, 2.383.614, 2.383.632) et chez bien d’autres. Pour revenir à la colonie, on a imaginé des plantations mixtes palmier à huile-manioc dans les provinces du Nord, de manière à avoir en un seul endroit les matières premières pour créer de l’huile de palme (Elaeis) éthanolysée (manioc). Le programme n’a pas été développé davantage après la guerre, période durant laquelle le prix du gasoil était très bas. Mais l’hétérogénéité de la colonie au point de vue des sources de forces motrices, avait forcé les Belges à être pionniers en la matière. Cracking de l’Huile de palme D’autres méthodes de production de carburant au départ de l’huile de palme furent tentées aux Etats-Unis (Illinois) à côté de la méthanolyse et de l’éthanolyse durant la crise des années 30. La première tentative de cracking de l’huile de palme (il faut paraît-il dire craquage ! en langue française), rapportée par J.C. Morrell dans le Jour.Soc.Chem.Ind. de 1932, a été réalisée en laboratoire sur deux huiles de palme d’origines différentes, une venant de Sumatra et une autre du Nigeria. Comme la plupart des produits d’origine végétale de même variété mais d’écotypes différents, les deux huiles présentaient des compositions assez différentes :
La méthode de cracking utilisée produisait du distillat craqué, du gaz et du coke à 426°C sous une pression de 8.3 Kg au manomètre; d’autres essais ont été réalisés sur l’huile de Sumatra à 4.6 Kg de pression et sur l’huile du Nigeria à 3.1 Kg de pression. Les rendements en produits craqués sont résumés dans le tableau suivant : Huile de Sumatra Huile du Nigeria Pression en Kg par cm² 8.3 4.6 8.3 3.1 Distillat craqué . % sur charge 76 84.2 83 84 . densité 0.767 0.776 0.751 0.780 Coke, gaz et perte . % sur charge 19.9 11.5 13.0 11.4 Eau % sur charge 3.5 4.3 4.0 4.6 Pour produire le carburant, les distillats craqués ont été raffinés par une suite d’opérations chimiques : - lavage par une solution de soude caustique (10%), soutirage de la boue et lavage à l’eau ;
Les rendements du raffinage ont été les suivants : Huile de Sumatra Huile du Nigeria Pression en Kg par cm² 8.3 4.6 8.3 3.1 Carburant . % sur charge 62 58.7 71 42 . % sur distillat 81.6 69.7 85.5 50 . densité 0.754 0.758 0.750 0.751 Huile diesel . % sur charge 11.6 25.4 9.5 40.9 . % sur distillat 15.3 30.1 11.4 48.7 . densité 0.850 0.833 0.832 0.864 Les hydrocarbures résultant de la « pyrolyse » de l’huile de palme appartiennent dans les proportions suivantes au 4 grands groupes des hydrocarbures aromatiques (34%), naphténiques (7%), paraffiniques (42%) et oléfiniques (17%). Les carburants ayant été essayés sur moteurs, on a trouvé qu’ils « cognaient » fortement. Pour déterminer si les acides gras libres étaient la cause de ce « cognement », on a bouilli sous reflux les distillats craqués durant 4 heures avec 10 % volume d’une lessive de soude caustique à 25 % avant de les raffiner comme ci-dessus. En ayant enlevé les matières saponifiables de cette manière, l’indice d’octane du carburant est passé de 0 à 32. Il y avait donc manifestement différentes manières pour produire des carburants au départ de l’huile de palme. Il y avait également différents types d’huile selon les cultures entreprises dans des pays à écologies différentes. On trouve d’ailleurs dans la littérature (qui n’est pas répertoriée sur internet parce que trop ancienne !!) le compte-rendu de nombreux essais qui furent également réalisés avec des huiles de coton, de ricin, de tournesol, d’arachide, d’olive, de soja ou de colza. On utilisa même chez le palmier à huile d’autres produits des récoltes et plus particulièrement des résidus dont on ne savait que faire comme les coques entourant les amandes. On peut au départ de ces coques fabriquer un charbon de très bonne qualité (densité élevée) comparable aux meilleurs charbons de bois européens. Les forgerons indigènes pratiquent d’ailleurs depuis longtemps la carbonisation de ces coques pour avoir des combustibles pour leur forge. Si les coques sont bien desséchées (à l’étuve par exemple) elles donnent un rendement de 58.8% de charbon contre 32 % par la méthode indigène ; le reste étant composé de goudrons, de gaz, de pertes et d’acide pyroligneux renfermant une grosse proportion d’acide acétique valorisable éventuellement en acétates et en acétone. En utilisant ce charbon de coques dans des gazogènes, on peut faire marcher au gaz pauvre n’importe quel moteur à essence en perdant néanmoins environ 50% de la puissance. C’est ce qu’affirmait l’ingénieur Louis Joly, planteur à N’Tchim pour l’avoir réalisé au Cameroun, dans des conditions particulières, (altitude, température moyenne 25°C, degré hygrométrique près de la saturation, filtre à poussière obligatoire) sur moteurs statiques à gaz pauvre LABBE et sur camion RENAULT ADH muni d’un moteur 4 cylindres 100x129 de 4 litres de cylindrée, comprimant à 7 kilos. Il préconise même d’augmenter le taux de compression de 7 à 15 avec une moyenne de 10 Kg/cm² ce qui aurait pour effet d’augmenter la puissance jusqu’à 95 % de celle du moteur fonctionnant à l’essence, à moins de 2000 tours. Pour économiser du carburant, il suggère d’injecter au foyer 150 grammes d’eau par kilo de charbon consommé, ce qui nécessiterait néanmoins un réglage inverse du débit d’eau à l’avance à l’allumage. Pour toutes ces réalisations, nous sommes toujours dans les années 30. Avec d’autres combustibles, les gazogènes seront largement utilisés durant la seconde guerre mondiale pour certains transports, mais après celle-ci, les dérivés du pétrole redeviendront pratiquement les uniques carburants et il faudra attendre la prochaine crise pour voir sortir des archives, comme si elles étaient des nouveautés, les méthodes alternatives de fabrication de carburant. XXX. Concours de tracteurs coloniaux marchant à l’huile de palme et au pétrole lourd. BACB, 1919, 10, 104, p 270 Gasthuys, P. Rapport sur le concours de tracteurs à l’huile de palme. BACB, 1922, p 235 Isbecque. Le moteur RUSTON alimenté à l’huile de palme Le matériel colonial, 1922, p 531-580 XXX Le moteur à l’huile de palme Bulletin des matières grasses, 1 1922 p 1024 XXX Huile de palme, carburant lourd pour moteur à combustion interne BACB 1942, p. 3-9 Van den Abeele, M. L’huile de palme, matière première pour la préparation d’un carburant lourd pour les moteurs à combustion interne. BACB. 1942, 33, 1 p 1 Beelaerts, J. Emploi de l’huile de palme brute ou éthanolysée dans les moteurs diesel Bull. S. Institut Royal colonial belge 1943, XI, 2 p 460 Loury, M. Un nouveau carburant colonial possible. L’huile de palme méthanolysée. France Energet. 1945, 11-12, p 332 Mensier, P.H. L’emploi des huiles végétales comme combustibles dans les moteurs Oléagineux, 1952, 7, 1 p 9-13 Alvim, P. et Alvim, R. Sources d’énergie d’origine végétale: hydrate de carbone, huiles et hydrocarbures. Oléagineux, 1974, 34, 10 p 465-472 Graille, J., Lozano, P., Pioch, D. Esters méthyliques ou éthyliques comme carburants diesel de substitution Oléagineux, 1982, 37, p 421-424 Bandel, W., Heinrich, W. Les carburants dérivés d’huiles végétales et les difficultés relatives à leur utilisation dans les moteurs diesel. Oléagineux, 1983,38, 7 p 445-449 Graille, J., Lozano, P., Pioch, D. Essais d’alcoolyse d’huiles végétales avec des catalyseurs naturels pour la production de carburant diesel Oléagineux, 1985, 40, 5, p 271-276. BACB = Bulletin Agricole du Congo Belge. |
similaire:
 |  | «Il ne faut pas qu’une seule goutte du produit sorte de la seringue, car les vapeurs attaquent les bronches et cela laisserait une... | |
| «grands», qui regardaient avec détachement les jeunes «demeurés» dans les études. Ils n’auraient pas les mêmes places, mais trouvaient... | | «médecine mentale» : l’exemple des «Aliénistes et psychologues» en Seine-Inférieure entre 1825 et 1908 1 |
| | ||
| | «des principes clairs en matière de critères de définition et de comptabilisation des actifs d’une part, en matière d’évaluation... | |
| Second siècle de l’humanitaire Alors que l’épisode est peu connu en France, IL existe aux États-Unis une histoire et une mémoire... | |