Les chimistes de l’UC Santa Cruz ont découvert une nouvelle façon de produire du biodiesel à partir d’huiles usées, qui simplifie le processus et nécessite une chaleur relativement douce. Cette découverte a le potentiel de rendre la source de carburant alternative beaucoup plus attrayante pour les secteurs industriels massifs qui constituent l’épine dorsale de l’économie du pays.
En 2022, le secteur des transports américain a utilisé à lui seul environ 3 millions de barils de diesel par jour, ce qui représente environ 75 % de la consommation totale de carburant dans ce pays. La même année, l’utilisation du diesel représentait environ 10 % des émissions totales de CO2 liées à l’énergie aux États-Unis, selon l’Energy Information Administration fédérale.
Même si certaines entreprises se sont tournées vers les véhicules électriques pour réduire leur empreinte carbone, la grande majorité des flottes fonctionnent toujours au diesel, en partie parce que la production de biodiesel est difficile, énergivore et a donc ralenti son adoption. Parmi toutes les sources d’énergie utilisées par le secteur des transports américain en 2022, les biocarburants ne représentaient que 6 %.
Dans leur étude, publié le 3 octobre dans le journal Énergie et carburantsl’auteur principal Kevin Lofgren détaille une nouvelle façon de transformer l’huile végétale usagée en biodiesel qui implique du tétraméthoxyborate de sodium (NaB(OMe)4). Ce produit chimique, utilisé pour fabriquer l’ingrédient actif qui réagit avec le pétrole pour fabriquer du biodiesel, est considéré comme unique car il permet de séparer facilement le biocarburant des sous-produits de la production, simplement en les versant.
Un autre avantage est que le sous-produit obtenu peut être utilisé pour régénérer l’ingrédient le plus coûteux du processus de production. Enfin, la réaction peut être achevée en moins d’une heure à des températures aussi basses que 40 °C (104 °F), ce qui permet d’économiser de l’énergie et de l’argent.
« J’ai toujours voulu travailler sur le biodiesel », a déclaré Lofgren, titulaire d’un doctorat. étudiant en chimie à l’UC Santa Cruz. « J’ai commencé à explorer ce nouveau matériau que nous avons créé pour voir s’il pouvait attaquer les graisses contenues dans l’huile pour aider à catalyser le biodiesel, et tout est parti de là. »
Alors que les consommateurs individuels se tournent de plus en plus vers l’énergie solaire et électrique pour alimenter leurs maisons et leurs véhicules, les immenses secteurs industriels américains dépendent toujours du carburant diesel. Lofgren a souligné que la majorité des camions, trains et bateaux qui transportent des marchandises dans le monde fonctionnent actuellement avec des moteurs diesel et ne seront pas électrifiés de si tôt.
Parallèlement, soulignent les chercheurs, le biodiesel est un carburant neutre en carbone, disponible aujourd’hui et approuvé pour alimenter ces véhicules sans qu’il soit nécessaire de modifier le moteur.
Réduire l’énergie nécessaire à la fabrication du biocarburant
Certaines des méthodes actuelles de fabrication du biodiesel produisent du savon comme sous-produit, ce qui rend la purification du carburant difficile et donne lieu à moins de produit réel. D’autres approches s’appuient sur l’huile de palme, ce qui nécessite de couper les arbres dans les forêts tropicales pour faire place aux plantations de palmiers en monoculture. Ces méthodes sont également gourmandes en énergie, nécessitant des températures et des pressions extrêmement élevées. La technique détaillée dans cette étude peut produire du biodiesel à une température inférieure à celle requise pour faire bouillir l’eau.
« Produire de l’énergie demande beaucoup d’énergie », a déclaré le co-auteur Scott Oliver, professeur de chimie et de biochimie. « Notre méthode utilise des huiles usées et un chauffage doux, par rapport aux raffineries de pétrole actuelles qui consomment de l’énergie et sont polluantes. »
Selon les chercheurs, la méthode qu’ils ont découverte transforme environ 85 % de l’huile végétale usagée en biodiesel et satisfait à presque toutes les normes industrielles pour une utilisation comme carburant dans les machines lourdes et les véhicules de transport. L’exception était la teneur en eau, même si elle n’était que légèrement supérieure à la valeur acceptable. Les chercheurs s’attendent à ce qu’une fois ce processus intensifié, la teneur en eau se situe à des niveaux acceptables.
« Cette nouvelle méthode est particulière car elle est simple et abordable. Elle présente l’avantage de pouvoir régénérer la matière première », a déclaré Lofgren. « C’est déjà suffisamment bon marché pour le rendre compétitif. Mais si vous pouvez acheter une fois l’ingrédient le plus cher et le régénérer ensuite, ce serait plus rentable à long terme. »
« Tout le monde a besoin d’énergie : chaque ferme, usine de production alimentaire et véhicule de transport en dépend », a déclaré Oliver. « Cela pourrait vraiment avoir un impact sur les gens. Ce processus peut être effectué juste au-dessus de la température ambiante et il est réutilisable. Vous n’avez pas besoin d’une raffinerie ; vous pouvez potentiellement utiliser cette méthode dans une ferme. »
Bakthan Singaram, professeur de chimie et de biochimie à l’UC Santa Cruz, est co-auteur correspondant de l’article «Borate Pathway to FAMEs at Near-Ambient Conditions from Used Oil».
Plus d’informations :
Kevin C. Lofgren et al, Borate Pathway to FAMEs at Near-Ambient Conditions from Used Oil, Énergie et carburants (2024). DOI : 10.1021/acs.energyfuels.4c03643