Quels sont les effets des carburants renouvelables sur les émissions de combustion?

Les alternatives renouvelables aux carburants fossiles nuisibles à l'environnement font à juste titre l'objet de toutes les attentions. On attend d'elles qu'elles limitent les émissions de CO₂ dans le monde entier, mais qu'en est-il des autres émissions? Le bureau d'études indépendant Emissions Analytics a étudié les différences entre les combustibles fossiles et les combustibles renouvelables et a présenté ses conclusions lors d'un séminaire en ligne qui a attiré de nombreux participants.

Depuis sa création en 2011, Emissions Analytics a effectué des mesures d'émissions sur plus de 2.500 véhicules et machines. Il ne s'agit pas de simulations ou de laboratoires, mais de carburants réels dans de vraies voitures et dans des conditions normales sur le terrain. L'entreprise le fait de manière indépendante, en mettant l'accent sur le partage de ses méthodes de test et de ses résultats de manière ouverte et transparente.

Enjeu

Le fondateur et PDG Nick Molden déclare: "L'un des domaines d'intérêt actuels est la réalisation de mesures d'émissions pour les carburants renouvelables. Nous nous attachons à déterminer dans quelle mesure ils contribuent réellement à la décarbonisation en réduisant les émissions de CO₂. Mais nous examinons également les émissions de composés azotés, de cycloalcanes et d'aromatiques. Ces émissions restent-elles dans les limites des valeurs imposées par les lois et les réglementations, des émissions nouvelles ou différentes sont-elles introduites et quelle est leur nocivité éventuelle pour l'environnement ou la santé? Il est important de mesurer les émissions, mais aussi de comprendre les processus sous-jacents. Et ceux-ci sont complexes."

Les émissions non réglementées dans les carburants renouvelables doivent faire l'objet de recherches beaucoup plus poussées

De quoi s'agit-il?

Les carburants renouvelables sont fabriqués à partir de ressources renouvelables telles que les plantes et les huiles de friture valorisées au lieu de sources fossiles telles que le pétrole et le gaz. Le biodiesel, le bioéthanol, le biogaz et l'huile végétale hydrogénée (HVO) sont des exemples de carburants renouvelables. En outre, les carburants synthétiques et l'hydrogène vert font également partie de ce groupe très diversifié.

Nick Molden: "Notre intérêt pour la mesure des émissions des carburants renouvelables réside dans l'influence des biocomposants. Ceux-ci peuvent influencer les caractéristiques de la combustion et ont souvent une densité énergétique plus faible combinée à un rendement plus faible. En outre, nous nous demandons si la composition chimique différente peut également conduire à des émissions dont nous n'avions pas connaissance pas dans la combustion des combustibles fossiles."

"Enfin, avec les carburants renouvelables, nous voulons également garder un œil sur l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement: c'est bien de générer moins de CO₂ en brûlant des carburants renouvelables, mais il est alors important de déterminer si le biocomposant provient effectivement de sources renouvelables. Enfin, pour l'instant, l'extensibilité de la production d'un carburant spécifique et la faisabilité économique restent également des points d'attention."

Mesures

Pour répondre à ces questions, Emissions Analytics a effectué de nombreuses mesures. Celles-ci adoptent une approche 'holistique'. En d'autres termes, les mesures incluent tous les éléments. Outre le CO₂, il s'agit du CO, du NO, du NO₂, du NOx et de la température des gaz d'échappement.

Pour mesurer les émissions, on utilise un Portable Emissions Measurement System, ou PEMS, qui génère une valeur mesurée toutes les secondes. Ces valeurs mesurées sont liées dans l'analyse à la vitesse du véhicule, au régime du moteur, à la température du liquide de refroidissement, à la charge du moteur, à la position de la pédale des gaz et à la pression du bloc de soupapes, entre autres. Le nombre de particules peut également être important, de même que la mesure du NH₃.

Résultats des tests

Le webinaire aborde les résultats des tests effectués sur le diesel renouvelable et l'essence renouvelable. Le ‘Thames Tideway test’ a examiné les différences d'émissions de CO₂ entre le transport par eau ou par route en utilisant du diesel conventionnel ou de l'HVO (huile végétale hydrogénée) renouvelable. Le test portait sur un chargement de 5 tonnes transporté entre Deptford et Woolwich à Londres.

Nick Molden: "Le test de 2022 donne les résultats présentés dans le tableau 1. Ce qui ressort de ces chiffres, c'est la quantité nettement inférieure d'oxyde d'azote émise par une HVO par rapport au diesel conventionnel. Il en va de même pour le dioxyde d'azote et les NOx. En revanche, le nombre de particules émises, qui est presque deux fois plus élevé avec l'HVO, est dans le rouge. Un résultat typique qui appelle des recherches supplémentaires pour déterminer de quelles particules il s'agit et dans quelle mesure elles peuvent être nocives pour l'environnement."

La comparaison de différents types d'HVO a également montré que les propriétés peuvent être très éloignées les unes des autres. Molden: "Le tableau 2, dans lequel nous avons comparé quatre HVO, en est un exemple. En raison du grand nombre de composants, il est difficile de les comprendre entièrement, ce qui se reflète dans les résultats où l'un des quatre se démarque vraiment. Dans la composition, cela se traduit par un plus grand nombre de composants organiques, ce qui la rapproche davantage d'un diesel standard que d'une HVO. La question est maintenant de savoir pourquoi il s'en écarte autant tout en respectant les 'règles' d'une HVO.

L'essence

Les essais sur l'essence ont porté sur l'impact de l'ajout d'éthanol sur les émissions de CO et de NOx. Quatre voitures ont été testées et les émissions ont été mesurées au démarrage à froid, en ville, à la campagne et sur autoroute. Le tableau 3 montre les résultats de la comparaison entre E0 (0% d'ajout d'éthanol) et E10 (jusqu’à 10% d'ajout d'éthanol). Les résultats sont relativement cohérents entre les véhicules, avec seulement des résultats positifs pour les émissions de CO dans le cas de l'E10. En ce qui concerne les émissions de NOx, les résultats sont moins positifs et l'E10 obtient même de moins bons résultats pour toutes les voitures ou les mêmes (pour une seule voiture).

En ce qui concerne la pollution non réglementée, les effets sur l'homme et l'environnement des formaldéhydes et autres aldéhydes, du toluène et de l'oxyde nitreux ont été étudiés. Les effets vont de l'irritation des muqueuses au risque d'infertilité possible et de la biodégradabilité à un puissant gaz à effet de serre. Nick Molden: "Les effets sur l'environnement ne sont pas très intéressants; les dommages que certaines substances peuvent causer à l'homme sont plus graves et doivent donc faire l'objet d'études plus poussées."

Le tableau 4 montre que les voitures n'obtiennent pas toutes les mêmes résultats en matière d'émissions. Nick Molden: "Si l'on considère le mode de conduite (tableau 5), les chiffres sont beaucoup plus cohérents. Par exemple, les émissions de formaldéhyde sont plus élevées partout; il en va de même pour le toluène, tandis que d'autres émissions ne sont que très légèrement meilleures."

Enfin, différents types d'essence ont été comparés entre eux, y compris une variante E20. Il en ressort qu'une part plus importante d'éthanol (pour la variante E20) entraîne des émissions de CO₂ plus faibles, un nombre de particules plus faible mais un peu plus de CO et une tendance à émettre également plus de formaldéhyde.

En résumé

Les carburants renouvelables émettent moins de CO₂ lors de leur combustion mais des recherches supplémentaires restent toutefois nécessaires afin d'en savoir plus sur les émissions non réglementées et l'impact pour la chaîne d'approvisionnement. Nick Molden: "De plus, il ne faut pas oublier que les réductions de CO₂ sont en grande partie obtenues par la culture des biocomposants; c'est pourquoi il est important de savoir d'où ils proviennent.”