Soutenance mémoire
INTRODUCTION
Depuis l’expansion de la mondialisation, tous les pays pensent que l’économie est basée dans l’industrialisation. Donc, le développement de l’industrie et l’amélioration de la technologie industrielle occupent une place primordiale sur l’économie. La découverte du moteur thermique a résolu certains problèmes de transport et arrive à augmenter la production. Mais aujourd’hui, le problème se précipite à l’instabilité du prix du pétrole qui est un combustible conventionnel. A l’issue des deux grandes crises pétrolières en 1973 et 1979 ainsi que de la constatation de la pollution environnementale engendrée par les gaz d’échappement des moteurs thermiques, toutes les recherches tendent à éviter l’utilisation du pétrole comme source d’énergie combustible. L’évolution de la technologie a permis de trouver le biogaz, une autre source d’énergie combustible alternative. En effet, l’utilisation de l’huile végétale transformée en biodiesel va devenir très intéressante. Le biodiesel offre l’avantage d’avoir des propriétés comparables à ceux du diesel. Ce carburant oxygéné peut également contribuer à réduire les émissions de gaz à effet de serre. La recherche expérimentale actuelle s’intéresse beaucoup à l’huile de jatropha (plante végétale non-comestible) qui peut être employée comme matière première du biodiesel, un carburant alternatif dans un moteur diesel. Donc, le biodiesel de jatropha permet de substituer à l’utilisation du pétrole, sinon la diminuer, occupant ainsi une grande carrière dans le monde actuel.
LE BIODIESEL
Le biodiesel est défini comme monoalkyle ester des acides gras issu des sources lipidiques renouvelables (corps gras naturels animaux et végétaux) et qui peuvent être utilisés comme combustibles dans les moteurs à combustion par compression. En général, le biodiesel provient de la transestérification des triglycérides contenus dans des matières grasses en présence d’éthanol ou de méthanol. Si l’alcool utilisé est l’éthanol, on peut obtenir de l’éthyle ester et avec le méthyle on aura du méthyle ester. Aux Etats Unis, le biodiesel qui est considéré par l' »US Environnemental Protection Agency » comme un carburant et additif de carburant. Il est utilisé soit sous sa forme pure (B100), soit mélangé avec le gasoil à raison de 20% (B20). Le B100 est désigné par le département des énergies et des transports américains comme carburant de substitution. La production annuelle est estimée à 100 millions de gallons et les produits sont vendus avec une détaxation partielle. On y utilise surtout les biodiesels provenant de l’huile de soja dans les zones tropicales tandis que les biodiesels de l’huile de palme dans les zones équatoriales. En France, le biodiesel est mélangé avec le gasoil à raison de 5 % (B5). Il est utilisé pour compenser la diminution de la lubricité du gasoil désulfuré. Des essais sont déjà effectués sur les véhicules de transport en commun dans plusieurs dizaines de villes françaises pour un gasoil à 30% de biodiesel. Ce sont surtout des biodiesels de l’huile de colza et de tournesol. Dans le reste de l’Europe, on utilise principalement les biodiesels de l’huile de tournesol, de l’huile de palme et des huiles usagées. Pour l’année 2005, l’Union Européenne projette d’incorporer un minimum de 2% de biocarburant (biodiesel) dans son réseau de distribution. Ce taux atteindra les 5.75% avant 2010 et dépassera les 20% avant 2020. Pour notre cas, le thème de notre sujet concerne particulièrement le biodiesel de jatropha. Madagascar possède de climat tropical où la végétation prolifère est très abondante comme le jatropha. Donc, on a des avantages sur l’utilisation de l’huile de jatropha. En particulier l’usage du biodiesel de l’huile de Jatropha comme carburant de remplacement constitue un moyen prometteur pour diminuer la dépendance du pays sur l’importation de pétrole.
LE MOTEUR DIESEL
HISTORIQUE : Le premier moteur diesel de type quatre temps est apparu en 1896. Il est inventé par un ingénieur Allemand Rudolph Diesel. Ce moteur se diffère premièrement au nivaux du type de source d’énergie utilisée avec le moteur de cycle OTTO. Sa source d’énergie est de l’huile lourde comme le gasoil. Ce type de moteur est aussi plus performant par rapport au moteur à essence en termes de puissance. Donc, la plupart des voitures de transport de type poids lourd utilisent actuellement le moteur diesel.
DEFINITION : Le moteur diesel est un moteur à combustion interne et à injection. C’est-à-dire qu’il possède un dispositif appelé injecteur pour injecter le carburant proprement dit dans la chambre de combustion. La combustion est réalisé grâce à la pulvérisation du carburant par l’injecteur dans la chambre de combustion lors de la compression de l’air porté à une température supérieure à la température d’inflammation du carburant.
LA COMBUSTION DANS LE MOTEUR DIESEL :
Combustible utilisé : On peut utiliser toutes les huiles lourdes comme combustible pour le moteur diesel, mais aujourd’hui on utilise le plus souvent le gasoil. Le gasoil est un produit obtenu par la distillation des pétroles bruts. Ses caractéristiques sont les suivantes :
−Masse volumique :
La masse volumique qui dépend de la composition du gasoil. Elle diminue à une température supérieure et augmente à une température inferieure. Elle est exprimée en kg/m3 et le plus souvent à une température 15°C. La masse volumique de gasoil est comprise entre 820 à 890 kg/m3
− Point d’éclair :
Le point d’éclair est la température la plus basse à laquelle il faut porter un produit pour que les vapeurs dégagées s’enflamment en présence d’une flamme. Il détermine la limite de sécurité d’emploi des huiles combustibles. Le gasoil possède de point d’éclair supérieur à 55°C.
−Densité :
La densité du gasoil est de 0,830 à 0,920 g/cm3 à 20°C, cette densité diminue de 0,0007 lorsque la température diminue de 1°C.
−Viscosité :
La viscosité d’un liquide est sa caractéristique d’être plus ou moins fluide. Donc, cette viscosité prend une place très importante sur la pulvérisation de combustible au niveau de l’injecteur, car une pulvérisation plus fine favorise la combustion. En outre, la température exerce une grande influence sur la viscosité. Mais le plus souvent le gasoil possède une viscosité 6mm2/s à 20°C.
− Le pouvoir calorifique :
Le pouvoir calorifique exprime la quantité d’énergie libérée pour la combustion complète d’un kilogramme de gasoil. Le pouvoir calorifique du gasoil est de 10800kcal/kg.
−Volatilité :
Le gasoil est un produit de distillation de pétroles bruts. Cette température de distillation est de 250 à 350°C.
−Point de solidification :
Le point de solidification représente le point d’écoulement limite dont la température la plus basse à laquelle le combustible est encore susceptible de couler. Le point de solidification de gasoil est environ inferieur de -10°C.
−Le teneur en impuretés :
Il existe des impuretés dans le gasoil dont les teneurs respectives sont les suivantes :
*Teneur en soufre de 0,005 à 0,20% m/m
*Teneur en eau de 200mg/kg
*Teneur en sédiment de 24mg/kg
*Taux de cendres de 0,01%
*Résidu de carbone de 0,10 à 0,30%
La combustion : La combustion est une réaction chimique et exothermique effectuée en présence d’oxygène appelé comburant et de combustible formé d’éléments oxydables et stériles incombustibles. Donc, la combustion du carburant (gasoil) par le dioxygène présent dans l’air dégage de la chaleur avec des résidus de combustion.
Le moteur diesel
L’équation de la combustion de gasoil est :
C7H16 + 11 (O2 + 4N2) 7CO2 + 8H2O + 44N2
-Carburant Oxygène Azote Gaz carbonique Eau Azote
-Quantité d’air nécessaire à la combustion
Le volume d’air nécessaire à la combustion théorique de l’unité de quantité d’un combustible s’appelle le pouvoir comburivore. Ceci est calculé à partir de l’équation de la combustion du combustible. Donc, le pouvoir comburivore du gasoil est de :
C7H16 + 11 (O2 + 4N2) 7CO2 + 8H2O + 44N2
C7H16: Gasoil
O2 + 4N2: Air
D’après cette équation, on peut calculer le poids du gasoil pour avoir déterminer la quantité d’air nécessaire à cette combustion.
Poids du gasoil :
C7H16: (12*7) + (1*16) = 100g
Poids d’air nécessaire pour la combustion de 100g de gasoil :
11 (O2 + 4N2): 11*[(16*2) + 4(14*2)] = 1584g
Donc, la combustion de 1g de gasoil nécessite 15,84g d’air.
Remarque :
Pour avoir un bon rendement du moteur, il faut que la combustion soit complète. La combustion est dit complète s’il n’y a plus des éléments oxydables dans le produit de réaction. Donc, la quantité d’air nécessaire joue un rôle très important dans la combustion.
ELEMENTS D’UN MOTEUR DIESEL :
L’élément du moteur diesel se compose de deux parties, c’est le circuit en basse pression et le circuit en haute pression.
Circuit basse pression Le circuit basse pression commence au réservoir, pompe d’alimentation basse pression, décanteur d’eau, filtre à gasoil, circuit de réchauffage gasoil, le retour du gasoil, circuit de refroidissement de gasoil.
Circuit haute pression Le circuit en haute pression concerne toute l’alimentation de carburant dans la partie haute pression. Il est composé de la pompe haute pression, régulateur haut pression, l’ensemble porte injecteur, la rampe commune, et le capteur de température du gasoil.
CLASSIFICATION DE MOTEUR DIESEL
Le type d’injection est très important pour le moteur à combustion interne car, le rendement du moteur dépend de la qualité du mélange de l’air avec le carburant. Donc, on peut classifier le moteur diesel à combustion interne selon leur mode d’injection : c’est l’injection directe et l’injection indirecte.
Moteur à injection indirecte Le principe de l’injection indirecte est de ne pas injecté directement le carburant dans la chambre de combustion. Ce principe était réalisé grâce à l’utilisation de la chambre de turbulence appelée chambre de précombustion. Auparavant, cette méthode était le moyen le plus simple pour créer une turbulence qui assure un mélange intime de la dose de carburant avec l’air déjà fortement comprimé dans la chambre de combustion.
Moteur à injection directe Le moteur à injection directe est un type de moteur à technologie avancé. Leur principe c’est d’injecté directement le carburant dans la chambre de combustion. Cette technique est plus avantageuse que l’injection indirecte au niveau de la consommation estimé à 15% et au niveau du bruit de combustion.
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Table des matières
REMERCIEMENT
INTRODUCTION
Chapitre 1 : LE BIODIESEL
Chapitre 2 : GENERALITE SUR LE JATROPHA
I- HISTORIQUE
I – 1- Origine
I – 2- Condition de croissance
II- CARACTERISTIQUE CHIMIQUE DE JATROPHA
II – 1- Constituant majoritaire de l’huile
II – 2- Indices physico – chimique de l’huile
II – 3- Comparaison avec des autres combustibles
II – 4- Avantage
III – LE BIODIESEL DE JATROPHA
III – 1- Elaboration de biodiesel
III – 2- Essai expérimentale et résultat
III – 3- Le lavage du biodiesel
III – 4- Indices physico – chimique du biodiesel
Chapitre 3 : LE MOTEUR DIESEL
IV – HISTORIQUE
V – DEFINITION
VI – LE COMBUSTION DANS LE MOTEUR
VI – 1- Combustible utilisé
VI – 2- Le combustion
VII – PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
VIII – ELEMENT DU MOTEUR
IX – CLASSIFICATION DE MOTEUR
IX – 1- Moteur à injection directe
IX – 2- Moteur à injection indirecte
X – AVANTAGES ET INCONVENIENTS
X – 1- Avantages
X – 2- Inconvénients
Chapitre 4 : COMPATIBILITE DU BIODIESEL DE JATROPHA DANS UN MOTEUR CHOISI
XI – TYPE DU MOTEUR CHOISI
XII – CARACTERISTIQUE DE LA MOTEUR
XII – 1- Calcul de cylindrée totale
XII – 2- Volume de la chambre de combustion
XIII – CALCUL des pressions – rendements – puissances – couples – consommations
XIII – 1- La pression moyenne indiquée
XIII – 2- Les puissances
XIII – 3- Les rendements
XIII – 4- Les consommations
XIII – 5- Les couples
XIV – ETUDE DES PARAMETRES CARACTERISTIQUES DU MOTEUR ALIMENTE AU BIODIESEL
XIV – 1- Déroulement de l’essai
XIV – 2- Remarque
XIV– 3- Les paramètres principaux mesurés sur banc d’essai
XIV – 4- Les paramètres secondaires
Chapitre 5 : ETUDE D’IMPACTE
XV – AVANTAGA SUR LE JATROPHA
XV – 1- Avantages sociaux
XV – 2- Avantages agricoles
XV – 3- Avantages écologiques
XV – 4- Avantages économiques
XV – 5- Avantages médicaux
XV – 6- Avantages énergétiques
XVI – RESULTATS ATTENDUS
XVII – LES PRINCIPAUX POLLUANTS AUTOMOBILE ET L’EFFET DE SERRE
XVII – 1- Les principaux polluants automobile
XVII – 2- L’effet de serre
XVIII – IMPACTS PARTICULIERES A L’UTILISATION DU BIODIESEL
XVIII – 1- Les fumées
XVIII – 2- Les bruits
XVIII – 3- Les odeurs
XVIII – 4- Les vibrations
XVIII – 5- Autres effets
XIX – MESURE A PRENDRE POUR LA PROTECTION DE L’ENVIRONNEMENT
XIX – 1- Quelques solutions proposées
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXE I : La plantation et la graine de jatropha
ANNEXE II : Multiplication de jatropha
ANNEXE III : Les différents modes de préparation de l’éthanol
ANNEXE IV : Déroulement de la réaction de transestérification
ANNEXE V : Procédures de la conversion ml en g/KWh
LISTE DES ABREVIATIONS
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES ET DES PHOTO
RESUME
ABSTRACT
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