DIESEL RENOUVELABLE UN CATALYSEUR AU NICKEL PROMET DE CONVERTIR LES MATIÈRES GRASSES

En Carburant

Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE), la demande de carburants renouvelables devrait augmenter rapidement au cours des prochaines années. Steve Deutsch, du groupe Catalyst, explique le rôle des catalyseurs au nickel et le potentiel des carburants renouvelables.

L’utilisation croissante du biodiesel pour parer à l’épuisement des combustibles fossiles et lutter contre les changements climatiques entraîne une intensification de la recherche sur les catalyseurs rentables et performants de type nickelalumine, qui sont essentiels au procédé de production de ce carburant.

À l’heure actuelle, les carburants renouvelables les plus courants sont de loin l’éthanol (produit à partir de maïs aux États-Unis et de canne à sucre au Brésil) et le biodiesel (produit par transestérification des huiles végétales).

Une moindre intensité carbone

Le diesel renouvelable (DR) est produit par hydrotraitement des huiles végétales et des déchets de matières grasses, selon un procédé très semblable à ceux utilisés dans les raffineries pétrolières.

L’éthanol et le biodiesel souffrent tous deux de contraintes de mélange limitant leur utilisation, ainsi que d’une moindre teneur énergétique par rapport à l’essence ou au diesel dérivés du pétrole. Le diesel renouvelable (DR) est produit par hydrotraitement des huiles végétales et des déchets de matières grasses, selon un procédé très semblable à ceux utilisés dans les raffineries pétrolières. Le carburant d’aviation durable (CAD), chimiquement apparenté au diesel renouvelable, s’obtient par différents procédés, y compris l’hydrotraitement des huiles végétales lorsque leur composition chimique répond à certains critères. Le diesel renouvelable répond pleinement aux normes usuelles des carburants diesel, de sorte qu’il peut s’utiliser sans mélange, contrairement au biodiesel.

Le diesel renouvelable s’obtient à partir de différentes huiles, le plus souvent celles de colza, de soja ou de palme. Il est aussi possible d’utiliser du suif de bœuf ou des déchets de matières grasses. Vu que l’emploi de sources de subsistance dans la production des carburants suscite des inquiétudes, on envisage aussi d’utiliser des huiles moins communes comme celles de caméline et de jatropha. L’intensité carbone des carburants diesel renouvelables varie selon la source et les méthodes de traitement employées, mais elle est estimée à environ 30 % de celle du diesel de pétrole. La principale raison d’adopter les carburants diesel renouvelables est bien de réduire les émissions de CO2, mais ils présentent aussi d’autres avantages. En général, le diesel renouvelable ne contient guère qu’une partie par million de souffre, contre 10 à 15 pour le diesel de pétrole (selon les normes les plus courantes), si bien qu’il peut être mélangé à ce dernier pour réduire sa teneur en soufre. L’indice de cétane du diesel renouvelable se situe entre 70 et 90, contre un indice minimum de 40 aux États-Unis et de 49 en Europe. La combustion des carburants à forte teneur en cétane produit moins de résidus, ce qui rend la régénération des filtres à suie plus facile et moins fréquente tout en réduisant la consommation et les coûts d’entretien. La fabrication du diesel renouvelable commence par un prétraitement des huiles destiné à éliminer les contaminants métalliques qu’elles peuvent contenir ainsi que tout acide résultant de leur rancissement.

L’huile passe ensuite par une unité d’hydrotraitement (comme dans le cas du pétrole) qui décompose les triglycérides et élimine l’oxygène en hydrogénant les liaisons non saturées et en craquant les molécules complexes en plus petits composés. Enfin, l’huile hydrotraitée est isomérisée afin d’améliorer les propriétés d’écoulement à froid du carburant diesel pour qu’il réponde aux normes (figure 1). Ce procédé produit principalement du propane et du diesel renouvelables, les fractions les plus lourdes devenant du carburant d’aviation durable et les plus légères étant converties en essence renouvelable (figure 2).

Des catalyseurs au nickel

Les catalyseurs servant à l’hydrotraitement de l’huile végétale sont le nickel et le nickel-molybdène sur support

Huile végétale + hydrogène (triglycéride) d’alumine. Le nickel fonctionne bien pour saturer les liaisons doubles et pour activer l’élimination de l’oxygène. À l’étape d’isomérisation, on utilise aussi des zéolithes et autres tamis moléculaires imprégnés de nickel pour remplacer économiquement les catalyseurs au platine ou au palladium. Un essor rapide

Selon l’AIE, la production mondiale de diesel renouvelable n’était que de 170 000 barils par jour en 2021, mais devrait atteindre 420 000 à 600 000 barils par jour d’ici 2027. De même, la production de CAD n’était que de 2 500 barils par jour en 2021, mais devrait atteindre 1 à 2 % de la demande mondiale, soit 75 000 à 150 000 barils par jour, d’ici 2027. Dans nombre de pays, les pouvoirs publics imposent désormais l’emploi de carburants renouvelables, de sorte que l’augmentation de la demande de tels carburants accroît mécaniquement la demande de catalyseurs au nickel, qui sont indispensables aux procédés de raffinage requis.

Catalyseur au nickel

Saturation et craquage

Diesel renouvelable + CAD

Catalyseur au nickel

Isomérisation

Acides gras + propane

Catalyseur au nickel

Hydrocraquage et désoxygénation

Hydrocarbures plus légers + monoxyde de carbone + eau

1. Huiles végétales et déchets de matières grasses : matières premières de la raffinerie.

2. Prétraitement : élimination des contaminants.

3. Hydrocraquage et désoxygénation : procédés semblables à ceux des raffineries de combustibles fossiles.

4. Isomérisation : dernière étape de l’obtention d’un carburant diesel de qualité.

5. Diesel renouvelable : biocarburant avancé de haute qualité convenant à tous les moteurs diesel.

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