Utilisation des huiles végétales et de leurs produits de transestérification comme carburants Diesel Use of Vegetable Oils and Their Transesterification Products As Diesel Fuels

Abstract

L'utilisation d'huiles végétales et de leurs dérivés comme carburants Diesel a fait l'objet, depuis 1981, de plusieurs études financées par l'Agence Française pour la Maîtrise de l'Energie (AFME) et réalisées par l'institut Français du Pétrole (lFP) en collaboration avec Elf Renault, le Centre d'Etudes et d'Expérimentation du Machinisme Agricole Tropical (CEEMAT) et l'institut de Recherches pour les Huiles et Oléagineux (IRHO). Ce document rassemble les résultats obtenus au banc d'essai sur plusieurs types de moteurs représentant un assez large éventail d'applications, depuis le motoculteur utilisé en agriculture africaine jusqu'au moteur classique de tracteur ou de camion. Deux types de produits ont été examinés : les huiles végétales elles-mêmes employées pures ou en mélange au gazole, et les esters méthyliques de ces huiles utilisés tels quels. Lors d'un fonctionnement de courte durée les huiles aussi bien que les esters conduisent globalement à un fonctionnement satisfaisant du moteur; les pertes de performances par rapport au gazole restent modérées voire imperceptibles. Les seuls problèmes dans ce cas concernent la mise en oeuvre, difficile avec les huiles en raison de leur très forte viscosité, beaucoup plus aisée avec les esters. En endurance, l'inconvénient majeur des huiles végétales et de leurs dérivés concerne la formation de dépôts au nez des injecteurs. Sur les moteurs rustiques à préchambre (type Hatz) ce phénomène reste limité puisqu'il a été possible de conduire, sans incident, un ensemble d'essais d'endurance de 1100 h avec différents types d'huiles pures (arachide, coton, palme). Sur les moteurs à Injection directe la formation de dépôts constitue une très sérieuse contrainte puisqu'elle conduit pratiquement à proscrire l'utilisation d'huiles même en mélange (25 ou 50 %) dans le gazole. Les esters peuvent alors être proposés à condition qu'un certain nombre de précautions soient prises au stade de leur préparation. L'IFP a mis au point un procédé de transestérification simple et économique, mais cependant précis et rigoureux, qui fournit un ester de très bonne qualité pour une application comme carburant. La distillation, toujours coûteuse, peut ici être évitée et le produit, testé en endurance, n'engendre pas de dépôts plus importants que ceux observés lors d'un fonctionnement au gazole. The use of vegetable oils and their derivatives as diesel fuels has been the subject of several studies, since 1981, financed by Agence Française pour la Maîtrise de l'Energie (APME) and carried out by Institut Français du Pétrole (IFP) in collaboration with Elf, Renault, Centre d'Etudes et d'Expérimentation du Machinisme Agricole Tropical (CEEMAT) and Institut de Recherches pour les Huiles et Oléagineux (IRHO). This article reviews the test-bench results obtained with several types of engines representing a wide range of applications from the two-wheeled tractor used for African farming to conventional tractor or truck engines. Two types of fuels were examined: (i) vegetable oils themselves, used pure or in a mixture with diesel fuel, and (ii) methyl esters from these oils used as they are. During short operating times, both oils and esters lead to the generally satisfactory operating of the engine. Performance losses compared to diesel fuel remain moderate or even imperceptible. However, for their lower viscosity, we could prefer esters to oils. For endurance tests the major problem encountered with vegetable oils and their derivatives is the formation of deposits at injector nozzles. With unsophisticated prechamber engines (Hatz type) this phenomenon remains limited in that a complete set of endurance tests was performed without any problem for 1100 hours with different types of pure oils (peanut, cotton, palm). In direct-injection engines the formation of deposits is a very serious constraint in that it almost prohibits the use of such oils even when mixed (25 to 50%) with diesel fuel. Esters can then be proposed, provided a certain number of precautions are taken during the preparation stage. IFP has developed a simple and economical transesterification process that is nonetheless precise and strict. This process provides a very good quality ester for use as a fuel. Distillation, which is always costly, can be avoided here, and the product does not create any more deposits on endurance tests than those observed when operating with diesel fuel.