Biodiesel

Qu’est-ce que le biodiesel ?

Le biodiesel, ou bio gazole est une alternative au carburant pour moteur diesel classique : gazole ou pétro diesel . Ce biocarburant est obtenu à partir d'huile végétale ou animale, transformée par un procédé chimique appelé trans-estérification faisant réagir un ester (huile)  avec un alcool (méthanol), afin d'obtenir un autre ester (biodiesel). Seulement le méthanol est issu de la pétrochimie donc nous recherché une solution pour substituer ce produit par un autre et nous avons choisi d’utiliser l’éthanol obtenu précédemment.

Le biodiesel dans l’industrie

Le biodiesel est produit à partir d’huile d’oléagineux (principalement du colza, du tournesol et du soja), et d’éthanol. Le mélange d’une tonne d’huile et 100 kg d’éthanol, permet la production  d’une tonne de biodiesel, grâce à la réaction de trans-estérification car comme l’a dit Lavoisier : « rien ne se perd, rien ne se crée tout se transforme. ». Cette transformation chimique se fait notamment dans de grandes usines, comme celle d’INEOS à Verdun-Baleycourt, que nous sommes allés visiter dans le cadre de notre projet.

La société est née en 1998 suite à un rachat de la part des salariés de l'ancienne usine de BP à Anvers. INEOS se développe par croissance externe en rachetant de nombreux sites de productions, en profitant de la vague de restructurations dans l'industrie chimique et pétrochimique européenne à la fin des années 1990 et au début des années 2000.

Le site Verdun-Baleycourt est situé dans la zone de Verdun. Son implantation est notamment liée aux infrastructures agricoles proches de l’usine qui diminue les couts de transport des matières premières comme les graines de colza. Dans cette usine, toutes les étapes sont faites comme la trituration (pressage ou extraction par solvant) ou bien la purification qui sépare les ester et la glycérine. Le reste des graines de colza est utilisé pour leurs nourritures (tourteaux). L’ensemble de la production est contrôlé par des techniciens à partir d’une supervision par ordinateur. L’usine fonctionne 24h/24 et 7jours/7 avec plusieurs équipes qui se relaient.

Chez INEOS 1ha de colza = 275 kg de graines, ce qui permet la production de 1 688 kg d'huile. Avec cette huile 1 911 L de biodiesel sont fabriqués ce qui permet pour une voiture cosommant du 5L/100km de parcourir 38 222 km et pour une voiture consommant du 7L/100km de faire 27 300 km.

Experiences

  • Explications :

La trans-estérification est une réaction d'un ester sur un alcool pour donner un autre ester. Dans le cas du biodiesel, les huiles végétales sont mélangées avec de l'éthanol ou du méthanol en présence d'un catalyseur qui va produire du biodiesel et du glycérol.

On obtient donc une transformation chimique où réagissent trois molécules d’éthanol et une molécule de trilinoléate de glycéryle. Ce qui va produire une molécule de glycérol et trois molécules de biodiesel. Cette transformation peut être schématisée ainsi :

 

Schéma de la trans-ésterification

 

 

  • Protocole de l’expérience

 

Liste de matériels :

  • 2 ballons
  • chauffe ballon
  • colonne à reflux
  • réfrigérant
  • ampoule à décanter 250mL
  • éprouvette 100mL
  • éprouvette 25mL
  • densimètre
  • entonnoir

Matériel de protection et produits chimiques

  • blouse, lunettes et gants
  • 100mL d'huile de colza
  • 50mL d'éthanol
  • Solution d’hydroxyde de sodium
  • Pierre ponce : pour Limiter l'ébullition lors de la transformation et maintenir le reflux constant

 Trans-ésterification

 

Protocole :

Verser 100mL d’huile, 25 mL d’éthanol puis à l’aide d’un entonnoir, transvasez  dans le ballon avec quelques grains de pierre ponce et quelques gouttes de solution d’hydroxyde de sodium. Réaliser un montage à reflux puis mettez en route le chauffage (45-50°C) pendant une heure ensuite attendre que cela refroidisse enfin verser le liquide dans une ampoule à décanter en laissant la pierre ponce dans le ballon. Laissez reposer le mélange au minimum deux jours. A la fin de ces étapes, séparer le biodiesel du glycérol (qui se situe en bas et le biodiesel en haut) apres avoir préalablement laver l'ampoule à décanter avec de l'eau distilée pour évacuer l'excès de soude et d'autres réactif.

Expériences en vidéos ici Experiencesexperiences.wmv

 

Il existe également un second protocole !

 

  •  Protocole de l’expérience

 

 Liste de matériels :

 

  • erlenmeyer
  • agitateur magnétique + barreau magnétique
  • 2 éprouvettes graduées 100mL
  • balance + coupelle
  • spatule
  • bec électrique
  • ampoule à décanter 250mL
  • bécher
  • entonnoir
  • thermomètre

Matériel de protection et produits chimiques

  • blouse, lunettes et gants
  • 100mL d'huile de colza
  • 50mL d'éthanol
  • hydroxyde de sodium solide
  • acide éthanoïque à 80%

 

Protocole :

 

Verser 50 mL d'éthanol dans un bécher, peser ensuite 0.2 g d'hydroxyde de sodium et l'ajouter à l'éthanol. Placer un barreau magnétique dans le bécher et placer le bécher sur un agitateur magnétique. Lancer l'agitation, et pendant la dissolution de l'hydroxyde de sodium avec l'éthanol, verser 100mL d'huile de colza dans un erlenmeyer. Faire chauffer l'huile de colza à 60°C, puis l'introduire dans le bécher contenant la solution d'éthanol avec l'hydroxyde de sodium dissout. Maintenez l'agitation pendant quelques minutes puis ajouter quelque goûte d'acide éthanoïque pour arréter et donc neutraliser la réaction. Ensuite attendre que cela refroidisse enfin verser le liquide dans une ampoule à décanter. Laissez reposer le mélange au minimum deux jours. A la fin de ces étapes, séparer le biodiesel du glycérol (qui se situe en bas et le biodiesel en haut) après avoir préalablement laver l'ampoule à décanter avec de l'eau distilée pour évacuer l'excès de soude et d'autres réactif.

 

 

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  •  pH avant ajout d'acide éthanoïque

 

 

 

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  • pH aprés neutralité

 

 

 

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