Biocarburant et CO2: éthanol, E-85 et essence, comparatif

Huile végétale brute, diester, bio-éthanol ou autres biocarburants ou combustibles d'origine végétale...
Christophe
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Biocarburant et CO2: éthanol, E-85 et essence, comparatif




par Christophe » 04/08/08, 17:38

Tiré d'une réflexion reçue par email (voir : https://www.econologie.com/forums/bioethanol ... t5814.html ) et adapté à "ma sauce", c'est un peu long donc voici la conclusion copiée/collée. Pour les scientifiques, merci de faire une relecture.

A rendement moteur égal, l'éthanol emet donc 4,56/3,55 = 1,28 fois plus de CO2 que l'essence pour fournir le même travail.

Autrement dit: l'ethanol emet, 28% de CO2 en plus que l'essence.

Et ne sont pas comptabilisés dans ce calcul pour l'éthanol:

- les coûts CO2 de production de la céréale ou plante sucrière
- les coûts de rafinage de la plante en sucre
- les coûts de distilation
- les coûts énergétiques de la fermentation (c'est à dire le CO2 émis pour chauffer la mélasse)


Quelques rappels de chimie: sucre, fermentation, alcool et CO2...

On retiendra les masses atomiques suivantes qui servent de base de tous les calculs : C=12 g/mol, O=16 g/mol, H=1 g/mol

a) Le cas de l'alcool issu de la fermentation du sucre

Le sucre employé pour faire de l'éthanol est de la famille des diholosides (saccharose ou maltose) de formule: C12H22O11 (voir http://fr.wikipedia.org/wiki/Sucre#Chimie ) a une masse molaire de 342 grammes qui, en s’hydrolysant (il "gagne" une molécule d'eau), vont donner 2 molécules de glucose soit 2*C6H12O6 d’une masse molaire de 180 grammes pour une masse totale de 360 grammes.

Détails sur le glucose: http://fr.wikipedia.org/wiki/Glucose

La mole de glucose va alors fermenter suivant l'équation:

Code : Tout sélectionner

C6H12O6 --> 2*C2H6O + 2*CO2


Produits: 2 moles d’alcool éthylique (C2H6O = 46g/mol) et deux moles de gaz carbonique (CO2 = 44g/mol).

Avant d'être brûlé et en négligeant tout autre émission de CO2, chaque gramme d'alcool produit va donc dégager, durant sa "création" : 44/46 = 0.95 gramme de CO2.

Et ceci AVANT sa combustion. Durant la combustion de l'alcool :

Code : Tout sélectionner

C2H6O + 7/2*O2 --> 2*CO2 + 3*H2O

ou pour ceux qui préferent les chiffres ronds:

Code : Tout sélectionner

2*C2H6O + 7*O2 --> 4*CO2 + 6*H20


Erreur d'équilibrage sur les réactifs, rectifificatif (qui ne change rien aux résultats sur le CO2):

Code : Tout sélectionner

C2H6O + 3*O2 --> 2*CO2 + 3*H2O



En brûlant, cette mole de 46 g d’alcool va donc produire 88 g de CO2 (2 moles).

On obtient donc un total de 3 moles de CO2 émises par mole d'alcool brûlé: 1 pendant la fermentation et 2 pendant la combustion. Soit au total 3x44 = 132 g de CO2 pour 46 grammes d'alcool brûlé.

Conclusion: chaque gramme d'alcool émet donc lors de son élaboration et combustion au moins 132/46 = 2,87 grammes de CO2.

Je dis au moins car, de nombreux "postes CO2" n'ont pas été pris en considération: production du sucre et distillation de l'alcool sont sans aucun doute les plus énergievore.
Cette valeur de 2,87 g CO2/g d'alcool est donc une valeur très minorée!

b) Cas de l'essence (que l'alcool est censé remplacer)

Je reprends sans les détailler les calculs de cette page: équations de combustion et CO2

Emissions de CO2 pour un hydrocarbure de formule C2H(2n+2) = 44n

Application à l'essence ( octane pur ). n=8
[C8H18] = 8*12 + 18*1 = 114 g/mol.
La masse de CO2 rejetée par mole d'octane consommée est de : 44*8 = 352 g.
Le rapport consommation d'essence sur rejets de CO2 est de 352/114 = 3,09

Conclusion: chaque gramme d'essence émet donc lors de sa combustion 3,09 grammes de CO2

Le coût de "raffinage" étant, au pire, de 15%, on obtiendrait 3.55 g CO2 pour le raffinage et la combustion de l'essence.

c) Comparaison énergétique éthanol et essence

Code : Tout sélectionner

PCI ethanol = 26 900 kJ/kg
PCI essence = 42 700 kJ/kg

A isorendement moteur, il faut donc 42,7 / 26,9 = fois plus de masse d'ethanol pour fournir la même énergie soit 1,59 fois.

En isoénergie, il faut donc apporter un coefficient de 1,59 aux émission de CO2 de l'éthanol: les 2,87 grammes deviennent donc 4,56 grammes. Et souvenez vous: ces 2,87 g étaient déjà largement minoré car ne prenaient pas en compte la culture du sucre (mais les sceptiques diront, avec raison, que pour l'essence, nous n'avons pas pris en compte les coût d'extraction et transport du brut)

Conclusion générale

Pour fournir la même quantité d'énergie de combustion, les émissions de CO2 sont respectivement de:
- avec l'essence : 3,55 grammes de CO2
- avec l'ethanol: 4,56 grammes de CO2

A rendement moteur égal, l'éthanol emet donc 4,56/3,55 = 1,28 fois plus de CO2 que l'essence pour fournir le même travail.

Autrement dit: l'ethanol emet, 28% de CO2 en plus que l'essence.

Et ne sont pas comptabilisés dans ce calcul pour l'éthanol:

- les coûts CO2 de production de la céréale ou plante sucrière
- les coûts de rafinage de la plante en sucre
- les coûts de distilation
- les coûts énergétiques de la fermentation (c'est à dire le CO2 émis pour chauffer la mélasse)

Il n'y a donc aucuns doutes possible : d'après ce raisonnement, l'éthanol d'origine sucrière agricole emet bien plus de CO2 que l'essence. Alors comment des organismes d'Etat et des universités peuvent-elles obtenir des bilans CO2 sur l'ethanol si positifs? Ne prenent-il pas en compte la fermentation? Qu'omettent-ils? Ou bien, où est la faille dans notre raisonnement?
Dernière édition par Christophe le 14/04/09, 13:00, édité 3 fois.
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Christine
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par Christine » 04/08/08, 18:02

Christophe a écrit :Autrement dit: l'ethanol emet, 28% de CO2 en plus que l'essence.

Rappelons juste que dans le cas de l'essence il s'agit de CO2 qui était captif "hors circuit" et qu'on libère tandis que le CO2 emis par l'ethanol est dans le circuit de la vie sur terre. C'est une différence énorme et je ne suis pas sûre qu'on puisse les comparer seulement quantitativement.
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Christophe
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par Christophe » 04/08/08, 18:12

Document tiré du CNAM disponible ici:
https://www.econologie.com/valorisation- ... -2985.html

Image

En g CO2 / MJ selon le raisonnement appliqué plus haut on trouverait:

Code : Tout sélectionner

PCI ethanol = 26 900 kJ/kg
PCI essence = 42 700 kJ/kg


a) pour l'essence: PCI = 42,7 MJ/kg
Emissions de CO2 = 3,55 g soient 83,25 g CO2/MJ

b) pour l'éthanol: PCI = 26,9 MJ/kg
Emissions de CO2 = 2,87 g soient 106,7 g CO2/MJ
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par Christophe » 04/08/08, 18:15

Christine a écrit :Rappelons juste que dans le cas de l'essence il s'agit de CO2 qui était captif "hors circuit" et qu'on libère tandis que le CO2 emis par l'ethanol est dans le circuit de la vie sur terre. C'est une différence énorme et je ne suis pas sûre qu'on puisse les comparer seulement quantitativement.


Ah oui intéressant, bravo ca me plait et c'est une hypothèse plausible! Image
Image

Donc on prend, dans le bilan de l'éthanol QUE le CO2 d'origine non végétale c'est à dire d'orgine fossile? Autrement dit on prend en compte TOUT ce que je n'ai PAS PRIS en compte ! :mrgreen:

Un peu comme la respiration humaine qui n'a pas d'impact sur le réchauffement car c'est du carbone restant dans le cycle "végétal"...seulement les techniques agricoles modernes en ont...un impact.

A creuser donc!
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par Christophe » 11/08/08, 10:02

Je viens de réaliser une chose: le CO2 a beau être du CO2 végétal...il restera 100 à 120 ans dans l'atmosphère et s'additionnera donc avec le CO2 fossile pour forcer l'effet de serre.

Si il n'y a pas de captage de CO2 durant la fermentation (ce dont je doute), on peut donc affirmer qu'à court et moyen terme l'agrocarburant ethanol est pire dans sa contribution à l'effet de serre que l'essence.

Est ce que mon raisonnement est bon ou pas?
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jonule
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par jonule » 11/08/08, 10:25

oui christophe le raisonnement est bon, et tu vois : ça n'apparait pas sur le rapport du CNAM ...
pour info, ETBE c'est du diester : huile + alcool

à bas l'éthanol et le CNAM
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Christophe
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par Christophe » 13/08/08, 17:06

Non jonule tu confonds ETBE et EMHV...
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jonule
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par jonule » 14/08/08, 10:58

ah oui tout à fait exact,

ETBE = ethanol
EMHV = diester (alcool + huile)

HVP = huile végétale pure

à bas l'éthanol et le CNAM

Je viens de réaliser une chose: le CO2 a beau être du CO2 végétal...il restera 100 à 120 ans dans l'atmosphère et s'additionnera donc avec le CO2 fossile pour forcer l'effet de serre.

ben oui c'est pas dur à comprendre ... sauf que c'est pas comptabilisé dans le calcul "officiel" de l'effet de serre, qui a son bureau de calcul des effets de serre tu imagines bien, après tout le foin qu'ils en ont fait; pas de calcul de méthane chez eux, car d'origine végétale.

ainsi : ce problème carbone ne provient que d'une seule chose pour eux, le minéral, les huiles minérales et la TIPP inventée à l'époque, disparue en meme temps que le bureau de calcul des effets de serre :roll:
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jsl8
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par jsl8 » 14/04/09, 12:31

Et ceci AVANT sa combustion. Durant la combustion de l'alcool :

Code : Tout sélectionner

C2H6O + 7/2*O2 --> 2*CO2 + 3*H2O


ou pour ceux qui préferent les chiffres ronds:

Code : Tout sélectionner

2*C2H6O + 7*O2 --> 4*CO2 + 6*H20





L'équation n'est pas équilibré, les résultats sont donc erronés !
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Christophe
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par Christophe » 14/04/09, 12:57

C'est vrai didiou! Il y avait un "O" de trop coté réactifs. Merci y en a au moins 1 qui suit :D

Correction:

Code : Tout sélectionner

C2H60 + 3O2 -> 2CO2 + 3H20


Ca simplifie le tout en fait :)

Mais cela ne change strictement RIEN aux résultats sur le CO2: un mole de C2H60 rejette toujours 2 moles de CO2...
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