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Production, extraction et analyse de diverses huiles végétales en tant que combustibles alternatifs

Travail semestriel des Etudiants à corriger.

L’Article du professeur se trouve sur :

http://www.chanvre-info.ch/info/fr/Huile-vegetale-le-carburant,3339.html

Le trafic et le transport, qui vont en croissant, sont les principaux responsables d’émissions de gaz nocifs, dont les proportions augmentent en parallèle. Cela concerne en particulier le CO2 dont on réclame une réduction aussi efficace et aussi peu coûteuse que possible. L’une des possibilités envisagées pour réduire le CO2 est de remplacer le diesel actuel dans les moteurs par des carburants alternatifs, issus d’huiles végétales. Dans ce contexte, l’huile de colza est déjà parfaitement connue et utilisée. De ce fait, elle sert de référence pour la qualité et les performances des huiles végétales utilisées comme carburants.

Index

  • Résumé
  • 1 Introduction
    1.1 Situation de départ
    1.2 Buts du travail semestriel
  • 2 Bibliographie
    2.1 Plantes oléagineuses potentielles
    2.1.1 Chanvre (Cannabis sativa L.)
    2.1.2 Lin (Linum usitatissimum L.)
    2.1.3 Cameline cultivée (Camelina sativa L.)
    2.1.4 Pavot (Papaver somniferum L.)
    2.1.5 Conditions cadres
    2.2 Euphorbe (Euphorbia lathyris L.)
    2.2.1 Botanique
    2.2.2 Potentiel comme plante cultivée
    2.2.3 Caractéristiques de l’huile d’euphorbe comme carburant
    2.3 Production d’huiles végétales
    2.3.1 Pressage
    2.3.2 Huile brute trouble
    2.3.3 Purification (clarification)
    2.3.4 Lignes directrices/valeurs limites
    2.3.5 Importance du phosphore dans les huiles végétales naturelles
  • 3 Matériel et méthodes
    3.1 Instrumentation utilisée pour les expériences
    3.1.1 Presse
    3.1.2 Installation de filtration
    3.2 Expériences préalables et explications
    3.2.1 Teneur en phosphore
    3.3 Expériences principales
  • 4 Résultats
  • 5 Discussion et conclusions
    5.1 Discussion
    5.1.1 Discussion sur les paramètres
    5.1.2 Discussion générale .
    5.2 Conclusions
  • 6 Liste bibliographique
  • 7 Remerciements
  • 8 Annexes

Résumé

Le trafic et le transport, qui vont en croissant, sont les principaux responsables d’émissions de gaz nocifs, dont les proportions augmentent en parallèle. Cela concerne en particulier le CO2 dont on réclame une réduction aussi efficace et aussi peu coûteuse que possible. L’une des possibilités envisagées pour réduire le CO2 est de remplacer le diesel actuel dans les moteurs par des carburants alternatifs, issus d’huiles végétales. Dans ce contexte, l’huile de colza est déjà parfaitement connue et utilisée. De ce fait, elle sert de référence pour la qualité et les performances des huiles végétales utilisées comme carburants.
L’un des buts principaux est d’élargir et de créer de nouvelles bases pour que l’agriculture puisse utiliser une partie des terres pour cultiver d’autres oléagineux, sources de carburants alternatifs, pour faire face à la demande croissante sur le marché de l’énergie.
Le deuxième but est d’analyser d’autres plantes oléagineuses, qui pourraient compléter le colza, étant donné que ce dernier ne peut être cultivé que tous les 4-6 ans sur les mêmes terres.
Ce travail semestriel a examiné les huiles de chanvre, lin, cameline et pavot, après pressage, pour analyser dans quelle mesure elles étaient aptes à être utilisées comme carburants alternatifs de moteurs à diesel.
L’extraction de l’huile a été effectuée au moyen d’une presse "Komet", à vis sans fin, de type CA 59 G, et après pressage, on a laissé sédimenter l’huile durant quelques jours.
Notre travail a reçu le généreux soutien de ASG Analytik Sàrl, une société à Neusäss- Täfertingen, spécialisée dans l’analyse des huiles végétales. Leur équipe a organisé notre séjour, gratuitement, et nous a montré comment effectuer dans leurs laboratoires toutes les analyses correspondantes, qu’ils ont pris entièrement à leur charge. Les résultats sont plus ou moins satisfaisants.
En ce qui concerne les paramètres tels que la stabilité à l’oxydation, le chiffre d’iode et la pureté, les huiles que nous avons analysées, n’atteignent pas les valeurs limites, et parfois, elles les dépassent massivement. Les autres critères usuels de qualité (standard de qualité RK 05/2000) sont atteints sans problèmes et sans autres interventions techniques.
Les recherches en laboratoires démontrent que d’autres mesures sont nécessaires pour la production d’huiles végétales de chanvre, de lin, de cameline et de pavot, pour atteindre la qualité de carburant exigée. D’autres critères, à part celui de la qualité de l’huile, sont à inclure également, dont le prix des semences, la technique agricole et la législation en vigueur.
Si l’on tient compte de tous les facteurs, depuis celui de la qualité, en passant par celui de la culture et des techniques agricoles jusqu’aux critères de la législation, on constate que seul le lin et la cameline cultivée ont de réelles chances de franchir la barrière pour devenir source de carburant à utilisation technique, en Suisse.

Index

1 Introduction

1.1 Situation de départ
Le trafic, en constante augmentation, produit de plus en plus d’émissions. Le besoin de réduire les gaz à effet de serre, surtout le CO2, devient de plus en plus pressant, surtout ces dernières années.
Les nations industrialisées se sont engagées lors de la Conférence Mondiale sur le Climat à réduire les émissions de CO2 et les politiciens sont appelés à agir. Des méthodes sûres, efficaces, rapides et peu coûteuses sont demandées. D’après Sergis [10], d’une part, il s’agit de faire des économies au niveau des carburants fossiles, d’autre part, de promouvoir l’utilisation plus large d’énergies renouvelables et alternatives.
Dans la pratique, il est possible d’utiliser des carburants régénératifs à base d’oléagineux pour les moteurs fonctionnant au diesel. A ce jour, c’est l’huile de colza qui est au coeur de ce projet : depuis des années déjà, le colza est cultivé de manière intensive en Europe pour en extraire l’huile comme carburant. On a développé un standard colza (standard de qualité 05/2000) qui détermine la qualité du carburant (voir chap. 2.3.4). Le colza est donc le plus connu et le plus examiné des carburants alternatifs et il est, par là, devenu un standard pour les autres plantes oléagineuses. Malheureusement, le colza doit être cultivé en rotation et qu’il n’est pas possible d’en étendre la culture à volonté. Il est donc important de trouver d’autres cultures potentielles, et d’en analyser l’huile.
La production d’huiles végétales dans des petites installations décentralisées recèle aussi un potentiel de places de travail et de revenus agricoles, ainsi que la participation à un secteur énergétique émergent, auxquels in faut rajouter, bien sûr, les bienfaits de la réduction des émissions de gaz CO2. Outre la production endogène, l’huile végétale peut aussi être vendue localement et peut générer une source de clientèle de produits agricoles.

1.2 But de ce travail
Dans le cadre de ce travail semestriel, on a obtenu les huiles de chanvre, de lin, de cameline cultivée et de pavot par pression à froid, qu’on a ensuite analysées par rapport à leur potentiel comme carburant. Le but était de comparer les chiffres obtenus avec ceux de l’huile de colza et ses normes de qualité, et de clarifier quel est le potentiel de ces autres huiles végétales pour devenir des carburants alternatifs, servant à couvrir la demande énergétique croissante.

Index

2 Etude bibliographique

2.1 Plantes oléagineuses potentielles
Selon Sergis, [10], l’huile végétale pressée à froid et non traitée chimiquement est comparable dans sa composition au diesel, il est constitué par des liaisons carbone et hydrogène (hydrocarbures). L’une des différences se situe au niveau de la viscosité, nettement supérieure, des huiles végétales. (L’index cinématique du diesel est de 2,3 mm2/s ; la viscosité de l’huile de colza est de 35 mm2/s).
Les huiles végétales représentent un carburant, dont la production, l’utilisation et l’élimination sont possibles à l’intérieur d’un cycle de substance et énergétique régional fermé. [10]. La production, pour sa part, comprend la culture, et la transformation de la récolte. Lors de la pression à froid, on obtient deux produits : l’huile, et le tourteau pressé. L’huile sert comme combustible ou peut être transformé dans d’autres produits, le tourteau sert de nourriture pour le bétail. Par conséquent, on peut résumer les principaux arguments qui parlent en faveur d’huiles végétales pressées à froid comme suit :

  • Il est prouvé que ces huiles peuvent servir comme carburant, remplaçant le diesel, et neutre au niveau des émissions de CO2
  • Compatibilité écologique
  • Culture agricole locale, et utilisation locale-régionale.

En Allemagne, surtout, l’huile de colza est utilisée comme carburant et connue de la population. Il existe notamment de nombreuses sociétés dont les voitures, camions, machines de constructions et véhicules utilitaires carburent à l’huile de colza au lieu du diesel.
Il va de soi que ce qui est possible pour l’huile de colza devrait automatiquement l’être aussi pour d’autres plantes. Du point de vue de la culture, le colza est limité : soit par des maladies ou par les pauses temporelles d’au moins 5 ans qui doivent être respectées avant de replanter le colza. Cela veut dire, en clair, que le colza ne peut couvrir qu’un cinquième, au maximum, de la surface cultivablle saisonnière.
Les huiles de chanvre, de lin, de cameline et de pavot n’avaient pas encore été examinées quant à leur potentiel comme carburant. Si l’on considérait ces quatre plantes comme oléagineuses potentielles et qu’elles étaient cultivées dans ce but, d’après les indications de l’association étatique (Allemagne), le tableau 1 donne les indications sur les quantités de la récolte et la teneur en huiles végétales réalisables.
Si la cameline était sélectionnée comme oléagineuse pour entrer dans la rotation des cultures, il faut se rappeler qu’elle fait partie, comme le colza, de la famille des brassicaceae (Tab. 1) ou crucifères. Or, dans une culture "tournante", il ne peut y a voir que 20% de crucifères au plus, afin d’éviter au maximum la dissémination de maladies et les atteintes par les parasites.

Tableau 1 : Rendement et contenu d’huile de chanvre, lin, cameline et pavot [4]

Dénomination
Appellation scientifique
Famille
Rendement
Cont. Huile semence [%]

Chanvre
Lin, lin à filasse
Cameline
Pavot

Cannabis sativa
Linum usitatissimum
Camelina sativa
Papaver somniferum

Cannabinaceae
Linaceae
Brassicaceae
Papaveraceae

[kg/ha]
860
200-1200
1000
1000-1500
 35
34-37
40-50
35-45
40-50

Etant donné que la culture de ces quatre plantes n’est pas pratiquée systématiquement en Suisse, il manque des données concernant la semence, les soins et l’entretien des cultures, et la récolte. Les informations disponibles concernant la technique de cultivation sont regroupées et décrites dans le chapitre suivant, avec une courte description de la culture.

2.1.1 Chanvre (Cannabis sativa L.)
Selon les indications de l’association étatique pour les huiles végétales d’Allemagne, les racines du chanvre sont solides, avec de nombreuses ramifications sur les côtés, qui pénètrent et s’enracinent dans le sol intensivement. La hauteur de la plante est située entre 2-4 m, exceptionnellement 5 m ou plus. Le chanvre est une plante qui ne demande pas de soins intensifs ; elle résiste bien aux insectes et aux maladies et peut être cultivée pratiquement partout. Le rendement de matière sèche peut atteindre jusqu’à 14’000 kg/ha. Mais lae chanvre a besoin d’un sol riche en nutriments et bien irrigué. Le temps de la croissance végétale est de 120 à 160 jours. Le chanvre est particulièrement indiquée pour l’extraction de ses fibres et de son huile.
Le semis se fait fin avril, avec une densité de 2 plantes par m2. Le chanvre est battu en août, mais pour l’instant il n’existe aucune technique de battage ni méthode de récolte vraiment spécifique. Après la coupe, la plante est hachée puis séchée, éventuellement on enlève les tiges ligneuses, puis on la presse, on la traite et on la transformé. Le rendement total de matière végétale se situe autour de 100-120 dt/ha (avec un contenu de fibres de 25-35%). En Allemagne, en l’an 2000, la surface plantée était d’environ 31000 hectares [5].
En Suisse, la culture de chanvre redevint populaire en 1993. L’institut de recherche de Zurich-Reckenholz a repris une série d’essais avec le chanvre et durant la même période, les premiers champs de chanvre furent semés dans le Valais. Les années qui suivirent, la culture de chanvre prit un certain essor pour atteindre, en 1997, environ 200 ha (Tab. 2) [12].

Tableau 2 : Surface cultivée (ha) et utilisation du chanvre en Suisse [12]

Année
1993
1994
1995
1996
1997
1998
Repousse de matière première (1)
Autres usages (2)
0
1
10
10
11
50
6
150
2
200
60
 ???

1) D’après le BLW, Ministère de l’agriculture
2) Estimations basées sur diverses informations

Actuellement, il existe quelques points de vente, en Suisse, spécialisés dans les produits à base de chanvre. Le plus vendu des produits est sans aucun doute le coussin de chanvre, qui se situe quelque part au bord de la légalité. On trouve aussi dans ces magasins des habits, des aliments, des cosmétiques et des livres. Malgré les efforts de développement entrepris en Suisse pour proposer de l’huile, des essences et arômes, des cosmétiques et aliments, bien souvent ces produits proviennent de l’étranger. La technique de transformation et d’utilisation des fibres de chanvre n’existe pas encore dans notre pays. Plusieurs organisations, comme par exemple, l’association des paysans producteurs de chanvre en Suisse et la Coordination de chanvre suisse représentent les intérêts de l’agriculture et du commerce, autour du chanvre

Illustr. 1 : chanvre

2.1.2 Lin/Filasse (Linum usitatissimum L.)
La patrie du lin se situe entre le Golfe Persique et la Mer Caspienne. Le lin est une plante annuelle qui n’existe qu’en culture, sous nos latitudes. La plante atteint une hauteur de 50 à 70 cm et possède de magnifiques fleurs bleues, parfois blanches. On distingue le lin oléagineux et le lin filasse. Le lin filasse possède des tiges relativement longues et lisses, sans embranchements, et produit relativement peu d’huile végétale. Le lin oléagineux pousse moins haut et ses branches sont plus touffues, elles produisent plus de fleurs et par là, davantage de semences oléagineuses. Le lin filasse est récolté à un moment où les fruits ne sont pas encore complètement mûrs. Néanmoins, il existe des sortes de lin qui combinent les aspects des deux variétés de manière plus ou moins satisfaisante. [2].
Le lin est une plante peu exigeante, qui peut être cultivée de façon étendue. Le semis se fait au moyen des machines habituelles au mois de mars, à une profondeur de 2,5 à 3 cm. [5]. Le lin est une plante de longue journée, qui fait beaucoup d’arborescences latérales si elle est plantée trop tardivement. [1]. A cause de ce qu’on appelle "la fatigue du lin", il est nécessaire de faire une pause de culture d’au moins 5 ans, surtout à cause des champignons. Le lin lui-même a une haute maturité complète, mais il exige beaucoup pour sa maturation [1]. Le rendement lors du battage à fin août est de 20-30 dt/ha [5].
Depuis la fin des années 80, le lin est à nouveau cultivé en Allemagne et il y a actuellement environ 2000 ha de culture. On tente par des croisements d’améliorer le contenu en acide linoléique, ce qui pourrait augmenter l’utilité industrielle de l’huile [5].

Illustr. 2 : lin

2.1.3 Cameline cultivée (Camelina sativa L.)
La cameline a une racine fine, mince et fusiforme. La plante atteint une hauteur de 30 à 100 cm. Elle ne fait d’abord qu’une seule pousse, qui se divise ensuite dans son tiers supérieur. Les pousses présentent des inflorescences jaune clair à jaune foncées, en forme de grappes. Le fruit de la cameline est une cosse mesurant de 7-10 mm, en forme de poire, et chaque cosse contient 8 à 10 graines avec un poids-plume de 0.7 à 2.1 g. Le contenu en graisses brutes de la cameline est d’environ 38%. La plante peut être cultivée de manière étendue, comme le lin. Sa spécialité, c’est sa grande frugalité  : elle pousse sur des sols sablonneux et secs où elle est nettement supérieure à d’autres plantes oléagineuses comparables [4].
La variété d’été, qui n’est guère sensible au gel, est semée en mars-avril, et vers mi-juillet ou fin juillet, la cameline peut être battue. Le rendement est d’environ 20-35 dt/ha. Actuellement, des essais de culture de cameline sont en cours dans l’Union Européenne, sur une surface de 40 ha. C’est surtout dans les cultures mixtes que la cameline se révèle intéressante : avec d’autres variétés (petit pois ou céréales) on obtient des rendements plus élevés à l’hectare et on réduit la sensibilité aux maladies des deux cultures. Par la culture et les croisements, on essaie d’élever la teneur en linoléine et l’utilité de la plante pour un usage industriel [5].

Illustr. 3 : cameline

2.1.4 Pavot (Papaver somniferum L.)
Sur l’hémisphère Nord tempéré de notre planète, il existe environ 200 sortes de pavot, parmi lesquelles on trouve le coquelicot rouge que l’on voit souvent au milieu ou en bordure des champs et des prés. Mais parmi les espèces de pavot cultivées, c’est le pavot somnifère qui est la plus importante, surtout, parce qu’en Asie Mineure, en Inde et en Chine, il est utilisé pour la production d’huile de pavot et d’opium. [2]. Le pavot est une plante annuelle avec des feuilles grisâtres, lobées et assez dures, la tige atteint entre 1 et 1,2 m. Au bout se forme la fleur, rouge, violette ou blanche. La floraison a lieu au mois de juillet, et une capsule ronde ou ovoïde se forme ensuite [4]., qui peut secréter un lait blanchâtre. Le pavot est sensible au gel et exige un climat modéré à chaud et un bon terreau. On le met en terre dès fin mars, au moyen d’une machine à semer à grains isolés. Les toutes petites graines de pavot préfèrent un terreau fin et très plat et vers fin août début septembre on procède au battage. On peut atteindre un rendement d’environ 10-15 dt/ha. Le pavot peut être combiné avec d’autres cultures comme les carottes [5]. En Allemagne, une espèce de pavot a été cultivée qui ne produit que très peu d’opiacés et qui, à cause de cette caractéristique, est donc parfaitement indiquée pour la production d’huile.

Illustr. 4 : pavot

2.1.5 Conditions cadre
Le chanvre, le lin, la cameline et le pavot, mentionnées comme plantes de culture agricole en Suisse et dans les pays voisins, sont en fait assez rares. C’est surtout le chanvre qui pose problème, par rapport à son utilisation comme drogue ou stupéfiant et la législation représente une barrière difficile à dépasser. Le catalogue des espèces de la Confédération (2004) décrit 14 variétés de chanvre qui peuvent être cultivées sans problème en Suisse, mais les cultivateurs se trouvent malgré tout confrontés, à chaque saison, à de nombreux vols de plants et à des contrôles policiers stricts.
Le pavot est une plante de culture pratiquement inconnue sous nos latitudes, dont les graines sont surtout utilisées pour garnir les petits-pains des boulangers ou dont les fleurs ornent nos jardins.
Il faut rajouter que les graines de chanvre et de pavot ne contiennent aucune substance euphorisante, et cela s’applique par extension également aux huiles de ces deux plantes.
Le lin et la cameline étaient connues comme plantes à fibres, mais à cause de l’apparition des fibres synthétiques, leur importance a fortement diminué. Un certain "retour aux sources" a remis au goût du jour ces plantes et leurs matières premières renouvelables. Un regain d’intérêt pour les plantes fibreuses peut être noté, de manière générale, mais le lin et la cameline cultivée n’ont pas de position importante à l’échelle de culture agricole à grandes surfaces.

2.2 Euphorbe à feuilles cruciformes (Euphorbia lathyris L.)

2.2.1 Botanique
L’euphorbe à feuilles cruciformes fait partie de la famille des euphorbiaceae, C’est une plante bisannuelle dont le berceau est la Méditerranée et l’Asie de l’Ouest. Elle atteint une hauteur de plus d’un mètre et possède plusieurs tiges droites avec des feuilles en forme de lance, étroites et allongées, qui se font face. La plante est rougeâtre et couverte d’une fine pellicule cireuse. Les tiges et les feuilles ont un réseau capillaire dans lequel circule un lait blanchâtre, le latex. La première année, seule les feuilles se forment, mais la deuxième année, après l’hivernation, la plante forme une grande grappe de petites fleurs discrètes, qui sont en partie pollinisées par des insectes et en partie par la plante elle-même. Les fleurs fécondées forment des capsules qui, arrivées à maturité, relâchent les graines qu’elles contiennent, avec un bruit audible, et le distribuent autour d’eux. [9].

Illustr. 5 : euphorbe à feuilles cruciformes

2.2.2 Potentiel comme plante cultivée
Contrairement aux tropiques et régions subtropicales, l’euphorbe cruciforme n’a pas été cultivée de manière étendue sous nos latitudes. Il reste donc de nombreuses questions auxquelles il faut répondre concernant sa culture. Dans notre climat, l’euphorbe a une longue période végétative et elle est longue à arriver à maturation. En plus, il y a un décalage au niveau de certaines capsules, qui peuvent déjà être mûres, pendant que d’autres parties de la plante en sont au stade des grappes de fleurs. Avant la récolte, les cultures doivent être traitées aux herbicides.
Pour la culture, en termes généraux, il faut préparer consciencieusement la semence et traiter la terre contre les mauvaises herbes. Mais comme il n’existe pas d’herbicides spécifiques pour l’euphorbe actuellement, il peut y avoir une perte totale de la récolte.
Pour améliorer le rendement, il faut absolument éliminer les fruits déhiscents (les capsules qui s’ouvrent lorsqu’elles sont mûres) [9].

2.2.3 Potentiel comme carburant
L’euphorbe cruciforme recèle une forte teneur en huile (50-56%). Elle fut brièvement utilisée comme fournisseuse de carburant de chauffage, mais jamais vraiment développée comme plante de culture. A cause de cela, elle possède encore des caractéristiques de plante sauvage qui rendent son utilisation difficile. Par la sélection, on pourrait influencer et améliorer certaines caractéristiques telles que l’ouverture des fruits ou le cycle de croissance sur 2 ans. Il existe déjà des formes annuelles de la plante, dont les capsules ne s’ouvrent plus. Le but est surtout de sélectionner des phases plus courtes de floraison et de maturation. Actuellement, des variétés d’été et d’hiver sont testées mais seules les variétés hivernales semblent fournir une quantité satisfaisante de graines.
C’est la quantité de graines et sa teneur en acides gras qui déterminent la récolte en huile et ce dernier critère décide en dernier lieu de la faisabilité et de la rentabilité de cette plante cultivée. L’utilisation d’azote comme fertilisant et la date de la récolte n’ont pas d’influence décisive sur le contenu d’huile des graines [9]. Nous n’avons pas pu trouver d’indications sur les qualités de l’huile d’euphorbe.

2.3 Production d’huiles végétales

2.3.1 Pression
Les huiles végétales sont produites, soit dans des centrales industrielles à grande capacité (par exemple de grandes presses centralisées ou des moulins industriels) ou bien dans des moulins décentralisés. Dans ce cas, il s’agit bien souvent de petites unités de production à une capacité réduite. La pression à froid ne demandant pratiquement pas de raffinement, et par là, pas de filtration de l’huile, elle tient un rôle central dans la qualité finale du produit. (Ill. 5). Pour le nettoyage de l’huile trouble (comparez chap. 2.3.2.) trois méthodes existent : la sédimentation, la filtration et la centrifugation. Cette dernière n’est que rarement utilisée dans les petites unités alors que la filtration est couramment utilisée, après avoir sédimenté et décanté l’huile au préalable. [6].

Illustr. 6 : Méthodologie de l’obtention d’huile dans une petite unité [6]

2.3.2 Huile trouble
Sous huile trouble (Illustr. 6), on entend l’huile brute pressée à froid, non purifiée. Elle se compose de la phase liquide (huile) et de la phase solide (particules en suspension) [6] ou substances opacifiantes.

Illustr. 7 : Caractéristiques de l’huile trouble [6]

Il est important de connaître la viscosité cinématique et la densité de la phase liquide. La phase solide décrit les particules en suspension dans l’huile, qui se définissent par la quantité, la forme, la distribution par la taille et la densité.
Outre certaines substances contaminantes, on peut parfois constater que l’huile se trouble après une certaine période de stockage, ce qui est surtout important pour les huiles comestibles, au niveau de leur transparence, qui peut en souffrir.
L’adjonction de cires ou bien des substances visqueuses sécrétées par la suite proviennent de l’oxydation. Lors d’un stockage prolongé, les substances opacifiantes peuvent sédimenter au fond du récipient et former une couche sombre [6].

2.3.3 Purification
Afin de séparer les particules (phase solide) de l’huile (phase liquide), diverses méthodes sont utilisées, qui comprennent les sédimentations et les filtrations.
Dans les petites unités de production, la purification se fait en deux étapes. D’abord, le pré-nettoyage par la sédimentation ou la filtration, suivi de la filtration principale. Le pré traitement sert à déparer les particules solides et à les éliminer de la phase liquide, aussi complètement que possible.
La sédimentation peut être influencée par la densité différentielle, la taille des particules et leur forme, et la viscosité du liquide et l’interaction entre les particules.
La purification principale définit la pureté d’un batch et se fait exclusivement par filtration. On distingue diverses sous-formes de filtrations, d’après les substances qui sont éliminées  : soit la filtration de particules solides, la filtration qui forme un tourteau, la filtration en profondeur et la filtration transversale.
La filtration à courant transversal n’a pas d’importance pour les huiles végétales. Lors de la filtration à tourteau, les substances solides en suspension sont retenues sur un filtre poreux (p.ex. un tissu) par le biais d’un différentiel de pression. Elles forment des liaisons et se rassemblent jusqu’à former une sorte de gâteau qui se fixe sur le filtre. Dans la filtration en profondeur, des couches filtrantes intermédiaires, à pores grossiers, retiennent les grandes particules. Souvent, la réutilisation de ces supports n’est pas possible, puisqu’il s’agit de sable, de supports de cellulose, de carton etc.) et ils doivent être remplacés dès que la surface est chargée [6].

2.3.4 Lignes directrices / valeurs limites
Pour une utilisation d’huiles végétales comme carburants, une certaine qualité est indispensable. Pour s’assurer de la qualité de l’huile de colza, des paramètres ont été mis en vigueur dans le "standard de qualité HC 05/2000", connu comme standard de Weihenstephan (voir Illustr. 8). On y a fixé les valeurs limites et les degrés admissibles de variation des divers paramètres [6]. Ce standard comprend les caractéristiques typiques et variables qui s’appliquent à l’huile de colza, qui sont incontournables pour l’extraction et la qualité des huiles-carburants. A la suite de l’illustration 8, les divers paramètres sont énumérés brièvement et leur importance expliquée.

Illustr. 8 : Standard de qualité HC 5/2000 d’huile de colza comme carburant

Densité (Dichte) : la densité est mesurée à 15 °C et sert surtout pour tester la pureté d’une huile.

Point de combustion (Flammpunkt) : le point de combustion d’une substance indique la température à laquelle la substance examinée développe des vapeurs, qui peuvent être enflammés [7]. Le point de combustion est une indication technique importante aussi concernant la sécurité, car elle détermine les dispositions de stockage et de transport.

Valeur calorifique inférieure (Unterer Heizwert) : elle indique combien d’énergie est libérée lors d’une combustion complète. La valeur calorifique inférieure se calcule avec la valeur calorifique supérieure, par rapport à l’eau vaporisée, qui se trouve immanquablement dans les huiles. Pour la qualité carburant, seul la valeur calorifique inférieure est relevante. [7]

Viscosité cinématique (Kinematische Viskosität) : la détermination de la viscosité cinématique se fait par mesure du temps de circulation d’un volume liquide donné à travers les capillaires en verre d’un viscosimètre calibré, à une température donnée, sous influence de la gravité.
La viscosité cinématique est importante pour savoir comment se comporte l’huile sous forme de liquide, ce qui va permettre d’évaluer le potentiel d’une huile comme carburant. La viscosité, en effet, déterminera la fluidité au pompage et la distribution sur les buses d’injection d’entrée et le comportement en cas de démarrage à chaud et à froid. Plus la valeur est élevée, plus la substance est visqueuse [7].

Indice des cétanes (Cetanzahl) : la valeur des cétanes définit le point d’auto-inflammation d’une substance. Si elle est basse, cette valeur influencera le démarrage à froid négativement et sera à la base d’émissions plus élevées, dans phase à chaud. Les valeurs cétanes dans le cas de l’huile de colza se situent à 39, et ne sont pas comparables à celles du diesel. Une méthode alternative de mesure des cétanes d’huile de colza a été développé, mais il est en cours d’homologation. [7]

Résidus de coke (Koksrückstand) : les résidus de coke (houille/charbon) renseignent sur la tendance d’un carburant à former des résidus à base de carbones, surtout lorsque en cas d’insuffisance de combustion. Sur les buses d’injection, dans la chambre de combustion, dans les bielles et les pistons, des résidus se forment, l’un des facteurs les plus graves, qui peuvent mener à des dommages au moteur. La principale mesure lors de l’adaptation sérieuse d’un moteur doit également être celle de tenter de minimiser le dépôt de résidus de coke [7].

Valeur d’iode (Iodzahl) : la valeur d’iode est caractéristique pour chaque huile. Elle indique le nombre de liens doubles des acides gras. On détermine combien de grammes d’iode peuvent être liés par 100 grammes de la substance à analyser, par le biais du nombre de double liens. La valeur d’iode permet également d’exclure des liaisons-mélanges avec des huiles ou graisses non désirables et permet d’extrapoler sur la tendance à créer des dépôts gras de houille et par polymérisation [7]

Contenu en soufre (Schwefelgehalt) : L’huile de colza a un contenu en soufre très bas, ce qui peut être qualifié d’avantage par rapport au diesel. Le soufre est une substance indésirable, du point de vue de l’environnement, de la catalyse et des carburants en général [7].

Degré de salissement général (Gesamtverschmutzung) : on mesure dans ce paramètre la quantité de substances non dissoutes, avec une taille de plus de 0,8  ?m. Un degré trop élevé de pollution est à la base d’encrassement de filtres et de buses d’injection et peut mener à une augmentation des dépôts de houille. [7].

Index de neutralisation (Neutralisationszahl) : Ce chiffre, également appelée valeur acide, indique le contenu en acides gras libres, ce qui permet de déduire le degré de raffinement et du vieillissement de l’huile. Les acides gras libres mènent à la corrosion du moteur, à des dépôts, et contribuent au vieillissement de l’huile. Il peut y avoir des interactions avec les particules basiques dans l’huile du moteur, avec les risques et conséquences que cela implique pour la mécanique. L’acidité est influencée par les microorganismes et leurs enzymes et par l’eau contenue dans l’huile [7].

Stabilité oxydative (Oxidationsstabilität) : ce paramètre mesure le degré de vieillissement et la stockabilité d’un carburant végétal. Cette valeur donne également des indications d’éventuelles interactions entre le carburant et l’huile du moteur. Si une huile végétale à haut degré d’acidité est utilisée comme carburant, elle peut interagir avec les substances alcalines de l’huile du moteur, dont les produits de polymérisation peuvent provoquer des détériorations au moteur [7]

Cendres oxydées (Oxidasche) : Le contenu en cendres oxydées indiquent le contenu de substances solides anorganiques, qui se retrouvent dans l’huile par la pression ou par les retombées de poussière. Une filtration consciencieuse des huiles végétales peut réduire les valeurs des cendres [7]

Contenu en eau (Wassergehalt) : Le contenu d’eau est mesuré et indiqué en mg/kg. Il peut varier fortement car il dépend de nombreux facteurs, tels que : humidité de la semence, stockage, transport. L’eau peut former des cristaux, lorsqu’il fait froid, qui peuvent obturer les filtres et endommager les systèmes actuels des moteurs à injection, qui utilisent une haute pression pour produire des vapeurs d’eau. En outre, dans la zone d’interaction huile-eau, des bactéries peuvent se développer et mener à une rapide dégradation du carburant, à la formation de mucosités et à l’obstruction des filtres à huile [7].

Teneur en phosphore (Phosphorgehalt) : la teneur en phosphore du carburant à tester est indiqué en mg/kg. Dans les huiles végétales, le phosphore est présent sous forme de phospholipides, qui abaissent la stabilité oxydative et peuvent obstruer les filtres, car, en contact avec l’eau, ils vont gonfler. Le phosphore fait baisser la température de combustion, cause des dépôts dans la chambre à combustion et baisse la durée de vie du catalyseur [7].

2.3.5 Signification du phosphore dans les huiles végétales à l’état naturel
Le contenu en phosphore d’une huile végétale est le critère qualitatif décisif, en vue de son utilisation technique. Le phosphore, surtout sous forme de phospholipides, provient des parois cellulaires, et peut gonfler, en présence d’eau, ce qui peut mener à des dépôts dans les réservoirs et à des filtres et des buses bouchés. Les dépôts dans les réservoirs forment une source de nourriture pour les microorganismes, qui attaquent l’huile et la font vieillir prématurément. Le phosphore influence la stabilité oxydative, il est responsable de corrosions, d’usure et de dépôts de coke, surtout dans la chambre à combustion. Il est le principal vecteur indésirable de divers problèmes tels que dépôts sur les pistons, les bielles, les garnitures des pistons, les buses d’injection, les valves et clapets dans l’usage à long-terme [11].
Les catalyseurs à oxydation sont très susceptibles aux liaisons phosphore, qui endommagent leur capacité à catalyser et abaissent leur longévité [7].
Le contenu en phosphore de l’huile de colza est influencé par les paramètres suivants :
Température de la tête de la presse, de tours rotatives de la presse, degré de pressage, contenu en substances solides, semences, humidité et maturité de la récolte. La température et le nombre de tours de la presse influencent fortement le contenu en phosphore. Avec une température en hausse, entre 60 et 120 C°, un nombre plus grand de phospholipides se retrouve dans l’huile. Les températures peuvent être variées en chauffant ou en refroidissant la tête de presse [11]. Diverses publications donnent des valeurs contradictoires quant à la teneur en phosphore, par rapport au nombre de tours de la vis à presse, malgré le fait que des presses similaires en construction ont été utilisées. Par contre, l’humidité de la récolte et son degré de maturation, ainsi que des critères spécifiques aux végétaux, ont certainement une grande influence. Une filtration fine élimine les solides, dans lesquels le contenu en phosphore est de dix fois plus que dans l’huile elle-même. Plus la semence est sèche, plus le degré de pressabilité est grand, et les substances solides augmentées. Avec une maturation croissante de la récolte, la valeur des phospholipides baisse, de manière relative, par rapport aux lipides totaux. [8].

Index

3 Matériel et méthodes

Dans le cadre de ce travail semestriel, les huiles de pavot (papaver somnifère), de lin (Linum usitatissimum ‘Mac Gregor‘ et ‘Flanders‘ mélangé), graines de chanvre (Cannabis sativa ‘Fedora‘) et de cameline (Camelina sativa ‘Lindo‘) ont été testées quant à leur potentiel comme carburants alternatifs au diesel. La pression à froid des récoltes s’est faite au moyen d’une presse à vis sans fin de la Haute Ecole Suisse d’Agronomie (Ill. 9), qui a déjà été utilisée à plusieurs reprises pour des essais sur les végétaux.
Ensuite, on a laissé reposer les huiles durant quelques jours, afin que les particules solides puissent sédimenter. L’huile a été aspirée et décantée soigneusement. (Ill.10). Comme l’huile de chanvre existait en quantités suffisantes, elle a été filtrée en plus sur le filtre de l’institution (Ill. 11).

Illustr. 9 : presse à vis sans fin

3.1 Appareils utilisés pour les essais

3.1.1 Presse
La presse de laboratoire, du type CA 59 G, est de la Maison Montforts SàrL, D - Mönchengladbach. Le nombre de tours de la vis infinie peut être variée au moyen d’un dispositif sans paliers, et une courroie trapézoïdale transmet à l’appareil les tours nécessaires à la vis infinie [8].

Tableau 3 : Tours de la presse à vis infinie

Etape
Tours de courroie
Côté mise en marche [min-1]
Nbre de tours de la vis
infinie [min-1]
2
3
4
5
6
97
143
183
225
268
22.4
33.9
43.1
53.4
63.2

Le choix du diamètre des buses de la presse et le nombre de tours de la vis infinie ont pu régler le degré de pressage, DP. Pour cela, on a utilisé divers tampons de presse, avec des diamètres de : 4, 5, 6, 8 et 10 mm.
Pour l’optimisation du degré de pressage, des essais préliminaires ont eu lieu, pour déterminer la relation entre la courroie trapézoïdale, le nombre de tours de la vis avec divers degrés de friction de la roue crantée (Tab. 2). Le nombre de tours de la roue à entraînement a été mesurée avec un tachomètre manuel digital à infrarouge, du type Jaquet, et le nombre de tours de la presse à vis avec un mesure-tours du même constructeur.

Illustr. 10 : Décantation de l’huile en plusieurs étapes

3.1.2 Installation de filtrage
L’installation de filtrage (Illustr. 11) a été spécialement construite pour ce travail. Elle est constituée d’un filtre à bougies et d’une pompe à entraînement. Pour les filtres, on a utilisé une cartouche en coton du type SW 10/P005 avec une taille de pres de 5 ?m (Illustr. 11). Pour les filtres, un fil en coton blanchi a été tourné diagonalement autour d’un noyau central, de telle manière que les pores sont décalés en diagonale. Ceci présente l’avantage que les particules ayant un diamètre inférieur à 5 ?m qui arrivent de biais sur le filtre ne passent pas malgré leur taille. La bougie de filtrage avait été conçue initialement pour l’eau, mais il s’est avéré qu’elle était tout à fait adéquate pour les différentes huiles.
La pompe est une pompe à roue dentée, de type P D 115 SEM Kg 80-4C fabriquée par Unitec SA. Le volume de pompage est de 7,8 cm3 par rotation  ; ,la capacité de pompage 11 L/minute à 1360 min-1 et à une pression d’environ 15 bar. Ce type de pompe est utilisé pour le nettoyage d’huiles hydrauliques après les réparations de véhicules ou bien dans des unités stationnaires.

Illustr 11 : Installation de filtration

Illustr 12 : bougie filtrante utilisée pour l’huile de chanvre

3.2 Essais et clarifications préliminaires

3.2.1 Teneur en phosphore
Afin de déterminer le plus précisément possible, pour chacune des 4 huiles, la teneur en phosphore, avec des degrés de pressage réalistes, de diamètre des buses de la presse utilisée, ainsi que les tours de la vis infinie, ont été variés. Finalement, 10 échantillons ont été préparés et embouteillés. Ces 10 échantillons ont été expédiés pour analyse à la ASG-Analytik-Service-GmbH à Neusäss-Täfertingen (Allemagne).
Les résultats du laboratoire ont été à la base de la décision du réglage de la presse pour les essais principaux, pour chacune des huiles testées.

Tableau 4 : Essais, type de végétal, réglage de la presse, par rapport à l’huile et au tourteau de pressage, degré de pressage et teneur en phosphore selon les analyses du laboratoire.

No.
Type
végétal

Diamètre tampon
de presse [mm]

Tours
[min-1]
Quant-
semence [g]
Huil
pressée [g]
Tourteau
pressé [g]
Teneur en
huile [%]
APG
[%]
Teneur en
Phosphore [mg/kg]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Chanvre
Chanvre
Chanvre
Lin
Lin
Lin
Cameline
Cameline
Cameline
Chanvre
8
8
8
8
8
8
8
8
8
10
22.3
43.1
63.2
22.3
43.1
63.2
22.3
43.1
63.2
22.3
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500

147.2
140.7
139.2
177.1
163.1
150.3
157.0
140.2
129.9
141.1

344.3
348.5
349.8
317.2
331.6
343.4
337.2
355.1
367.0
352.9

29.4
28.1
27.8
35.4
32.6
30.1
31.4
28.0
26.0
28.2
93.3
89.2
88.3
93.2
85.8
79.2
82.6
73.7
68.2
89.6
31.2
27.5
21.6
8.3
7.9
9.1
18.1
18.2
15.6
16.5

Les trois échantillons de chanvre pressés avec les buses de 8 mm dépassaient de beaucoup le contenu maximal en phosphore, établi selon le standard RK, qui est de 15 mg/kg (Tab. 4). Ils ont par conséquent été éliminés, et il resta les échantillons sur lesquels se base l’essai 10. Le lin et la cameline contenaient entre 7,9 et 18,2 mg/kg de phosphore dans l’essai 8, donc dans une fourchette acceptable. Il a donc été décidé de travailler avec une buse de 8 mm et un nombre de tours inférieur, soit 22,3 min-1, qui fournit le rendement maximal en huile, qualitativement parlant et en respectant les valeurs limites de phosphore. Les tests principaux ont par la suite été effectués avec des réglages de presse établis dans les essais No. 4, 7 et 10.

3.3 Tests principaux
Après la pression à froid, les huiles ont été examinées dans les laboratoires de ASG Analytik-Service Sàrl, Neusäss-Täfertingen, Allemagne. Nous avons pu être présents durant 3 jours et aider à effectuer les analyses. Les méthodes analytiques sont pour la plupart automatisées, et il est donc difficile de les décrire dans l’ensemble des tests. Notre travail consistait à peser les matériaux, et à saisir les résultats, après les analyses.
Les méthodes de contrôle et les instruments de contrôle proviennent d’une société allemande accréditée : Mineralöl Sàrl avec numéro de registre MIN-P-01/98, à l’exception du test du nombre de cétanes, une méthode qui n’est pas encore officiellement accréditée. Les paramètres de contrôle sont les mêmes pour les huiles végétales que pour les huiles minérales.

Les 14 données suivantes ont été déterminées analytiquement :

  • Densité à 15°C
  • Indice de combustion
  • Valeur calorifique inférieure
  • Viscosité cinématique à 40°C
  • Indice de cétanes provisoire
  • Résidus coke
  • Indice d’iode
  • Teneur en soufre
  • Degré de salissement/pollution
  • Indice de neutralisation (Acidité)
  • Stabilité oxydative
  • Cendre oxydée
  • Teneur en eau
  • Teneur en phosphore

Les références utilisées sont celles de l’huile de colza (comparer chap. 2.3.4)

Index

4 Résultats

Le tableau 5 regroupe les résultats de laboratoire de ASG Analytik-Service SàrL. Pour comparaison, dans la dernière colonne, on a indiqué les valeurs limites de l’huile de colza, selon le standard de qualité RK 05/2000. La première colonne indique les unités de mesure du paramètre de chaque huile testée.

Tabl. 5 : Résultats des huiles de chanvre, lin, cameline, réalisés dans le laboratoire de ASG Analytik-Service Sérl en comparaison avec le standard RK 05/2000 de l’huile de colza

Paramètre testé
Unité
1 huile
chanvre
2 Huile
lin
3 Huile
pavot
4 Huile
cameline
RK-Standard
Densité à 15 °C
Point combustion selon Pensky-Martens
Val. Calorifique inférieure
Viscosité cinématique (40° C)
Indice cétanes (1)
Résidus coke
Chiffre iode
Contenu soufre
Degré salissement
Chiffre de neutralisation
Stabilité oxydative (110° C)
Cendre oxydée
Teneur en eau sel. Karl Fischer
Teneur Phosphore
kg/m3
°C
MJ/kg
mm2/s
-
Poids. -%
g Iod/e100 g
mg/kg
mg/kg
mg KOH/g
h
Masse-%
Masse-%
mg/kg
927.4
308
36.2
27.48
39.5
0.51
161(2)
< 0.5
177(2)
2.273(2)
2.9(2)
0.011(2)
0.0736
9.0
931.9(2)
254
36.2
25.46
38.9
0.62
192(2)
< 0.5
51(2)
2.385(2)
2.0(2)
0.010
0.1007(2)
4.2
924.4
267
35.9
29.02
37.0
0.39
145(2)
< 0.5
35(2)
1.131
4.2(2)
0.010
0.0869(2)
< 0.5
924.2
254
36.2
30.57
38.5
0.52(2)
150(2)
< 0.5
127(2)
1.649
3.4(2)
0.016(2)
0.0631
9.6
900-930
min. 220
min. 35
max. 38
-
max. 0.4
100-120
max. 20
max. 25
max. 2.0
min. 5
max. 0.01
max. 0.075
max. 15

1) Méthodolodie n’est pas encore standardisée
2) Valeurs atteignant ou dépassant les valeurs limites

DensitéL : La densité de l’huile de lin dépasse légèrement la valeur maximale selon le standard RK. Les huiles de pavot, cameline et chanvre sont dans la zone du standard. Celles du pavot et de la cameline ont des valeurs de densité un peu plus basses que les deux autres huiles.

Point de combustion : Les 4 huiles examinées remplissent les conditions minimales de 220 °C. L’huile de chanvre se distingue des autres huiles, avec plus de 300° C de température de flamme.

Valeur calorifique : Les valeurs calorifiques des huiles testées remplissent les conditions minimum exigées de 35 MJ/kg. Les quatre huiles ne présentent que des légères variations entre elles, pour ce paramètre.

Viscosité cinématique : les huiles examinées se situent toutes en dessous de la valeur maximae du standard RK de 38 mm2/s. L’huile de lin et de chanvre sont un peu plus liquides que celles de pavot et de cameline.

Indice de cétanes : Pour les quatre huiles, les chiffres de cétanes ont donné des résultats de 37 à 39.5. Elles se rapprochent donc singulièrement des valeurs de l’huile de colza pour ce paramètre, qui est tout juste de 40.

Résidus de coke : La valeur limite de max. 0.4 masse.- % n’est atteinte que par l’huile de pavot, qui présente un résultat de 0.39 masse - %. Les autres huiles sont plus élevées, avec des valeurs de 0,51 à 0,62 masse - %.

Indice d’iode : Les quatre huiles testées dépassent les valeurs limites avec des chiffres de de 100 à 120 g Iode/100 g. L’huile de lin et de chanvre sont clairement plus élevées, ce qui laisse déduire par extrapolation un degré plus élevé de saturation de ces huiles végétales.

Teneur en soufre : La teneur en soufre est en dessous de la limite mesurable, pour les 4 huiles.

Degré de salissement : Toutes les quatre huiles dépassent les valeurs limite de 25 mg/kg en ce qui concerne le salissement général. Il est à remarquer que l’huile de chanvre dépasse massivement ce degré de pollution, bien qu’elle soit la seule à avoir été pré-filtrée. Les meilleures valeurs sont celles de l’huile de pavot, avec 35 mg/kg ab.

Chiffre de neutralisation : Les huiles de pavot et de cameline atteignent la valeur nécessaire, sous réserve, mais les huiles de chanvre et de lin dépassent clairement les limites de 2.0 mg KOH/g.

Stabilité oxydative : Une des quatre huiles analysées atteint le minimum exigé de 5 h. L’huile de pavot se rapproche le plus de la valeur limite, avec 4.2 h Les deux autres huiles donnent des valeurs de seulement 2.0 à 3,4 h, ce qui n’est pas très bon.

Cendres oxydées : L’huile de pavot, de lin et de chanvre atteignent la valeur limite de 0.01 masse - %. La cameline dépasse la valeur, en atteignant 0.016 masse-%.

Teneur en eau : L’huile de pavot et de lin présentent une teneur hydrique trop élevée, celle de chanvre est dans la zone acceptable et celle de cameline est au dessous.

Teneur en phosphore : Aucune des huiles que nous avons prépares s’approche du standard critique de 15 mg/kg Phosphore. L’huile de pavot se situe même en dessous de la valeur mesurable de phosphore. Les méthodes de mesure utilisées pour chaque paramètre peuvent être consultées dans le rapport original de la maison ASG-Analytic-Service SàrL [Annexe 1].

Index

5 Discussion et déductions

5.1 Discussion

5.1.1 Les paramètres

Densité : La densité sert à mesurer la pureté et à caractériser une huile. Les valeurs des 4 huiles testées se situent à environ 930 930 kg/m3 donc légèrement plus élevé que l’huile de colza. Une densité supérieure, qui provient d’une composition moléculaire, et non pas en fonction d’un contenu indésirable d’eau, peut être interprété comme une amélioration de la densité.

Point de combustion : Le point de combustion de l’huile diesel est de 80° C. Les points de combustion très élevés des huiles végétales, qui vont de 254° C jusqu’à 308° C pour l’huile de chanvre, apportent des améliorations sensibles concernant les mesures de sécurité lors du transport et du stockage. Il est intéressant de mentionner qu’une adjonction de seulement 5% de diesel à l’huile pure de colza abaisse le point de combustion de cette dernière à la moitié. Une adjonction d’huiles minérales fait baisser sensiblement le point de combustion, déjà à partir de 05%-masse.

Indice calorifique : Les 4 huiles se situent au-dessus de la valeur calorifique exigée, qui est de 36’000 kJ/kg environ, mais elles sont en dessous de l’huile de colza, qui donne un résultat de 38’000 kJ/kg. Il est intéressant d’inclure la notion de la densité, qui dépasse dans tous les cas légèrement celle du colza. Si la densité plus élevée n’était pas en relation avec le dépassement de la valeur limite de la teneur hydrique, elle pourrait représenter un plus ou une petite compensation pour la valeur calorifique inférieure.

Viscosité cinématique : Les huiles testées se situent toutes en dessous de la valeur du standard RK de 38 mm2/s. Cet avantage est en relation avec un degré de saturation inférieur. Les transformations appliquées à l’huile de colza pour lui donner un statut de carburant sont donc également valables pour les quatre autres huiles végétales. Du point de vue de la technique de combustion, il faut cependant partir du principe d’un danger accru de création de dépôts.

Indice de cétanes : La détermination de l’indice de cétanes dans les huiles végétales exige une telle modification des paramètres de contrôle, par rapport au diesel, que les valeurs CZ des huiles végétales et de l’huile minérale diesel ne sont pas comparables. Par contre, les huiles végétales peuvent être comparées entre elles. Les quatre huiles atteignent à peu près les valeurs CZ du colza (?40) et par là, on peut les attribuer à la même classe de combustion.

Résidus de coke : A part l’huile de pavot, toutes les valeurs de résidus de houille se situent au-dessus de la valeur limite de 0.4 masse-%. En conjonction avec la haute valeur iode, cela donne une indication d’une plus grande propension à laisser des résidus dans la chambre de combustion. L’encrassement général plus élevé, par contre, fait penser que des améliorations sont encore possibles par rapport aux résidus, par optimisation du degré de pressage et par filtration, ce qui a pour résultat d’éliminer les particules solides, qui favorisent les dépôts organiques ou inorganiques.

Indice d’iode : Aucune des huiles n’atteint la valeur limite d’iode. Comme nous l’avons déjà mentionné pour l’indice de cétanes, les valeurs d’iode plus élevées que celles du colza mènent à la déduction qu’il existe un degré inférieur de saturation des acides gras.
L’influence est positive dans un sens, parce qu’une saturation décroissante améliore la fluidité de l’huile, par ailleurs, elle est négative car les huiles avec des valeurs d’iode supérieures à 120 on peut s’attendre à une tendance plus élevée à déposer des résidus dans la chambre à combustion d’un moteur..
Il reste à élucider la question s’il est possible de réduire la valeur de l’iode en réduisant le degré de pollution général des huiles végétales.

Teneur en soufre : Les huiles végétales ne contiennent que très peu de soufre, il en va de même pour les 4 huiles étudiées, ce qui présente un avantage du point de vue technique pour un carburant, spécialement pour opérer avec un catalyseur.

Salissement général : Les dépassements des valeurs limites de 25 mg/kg sont notables pour l’huile de pavot et de lin, et massifs pour la cameline et surtout pour le chanvre, bien que cette dernière avait été pré-filtrée. Une des explications serait que le filtre de notre unité, possède un diamètre poreux de 5 µm, alors que l’analyse du laboratoire atteint une finesse de 0.8 µm. Dans le cadre de la production des échantillons d’huile pour ce travail, on ne pouvait pas atteindre des standards professionnels, et de ce fait, il a fallu accepter un degré de salissement supérieur à la norme et faire certaines concessions.

Indice de neutralisation : Pour le chanvre et le lin, il est nettement supérieur, pour le pavot et la cameline, sous la valeur limite. Cela signifie que l’huile de chanvre et de lin sont plutôt acides et peuvent mener à des usures du moteur et à des interactions avec les composants basiques dans les mécanismes du moteur. [7]

Stabilité oxydative : Les quatre huiles de notre travail semestriel ont démontré un mauvais indice de stabilité oxydative. Cela veut dire que les huiles ont tendance à s’oxyder plus rapidement et à être soumises à des processus de polymérisation, durant le stockage, qui peuvent créer des molécules indissolubles qui sont à la base de dépôts dans la chambre de combustion du moteur. Il y a également une possibilité d’interaction avec des molécules basiques (alcalines) dans l’huile du moteur. Une diminution de la teneur hydrique ralentit les processus d’oxydation et a un effet stabilisateur [7].

Centres oxydées : Comme nous l’avons délà décrit lors du degré de salissement , l’huile de chanvre et de cameline dépassent les valeurs limites de 0.01 masse-%, mais seulement de peu. Les huiles de pavot et de lin se situent à la valeur limite. A ce niveau, on ne doit pas s’attendre à des problèmes accrus, par rapport à l’huile de colza et on peut imaginer qu’une unité de filtration professionnelle pourra réduire considérablement la teneur en cendres oxydées [7].

Teneur en eau : En termes généraux, l’eau n’est pas nuisible au moteur. Elle favorise même la réduction des émissions de NOx, car la température de combustion est abaissée. Pour le stockage des huiles végétales, par contre, il est important d’avoir un minimum d’eau, car l’eau exerce une influence sur les microorganismes. Un pourcentage hydrique élevé favorisera l’hydrolyse et les processus d’oxydation. La teneur en eau peut être influencée par un stockage adéquat sans variations de température, et par le raffinage. Les teneurs en eau trop élevées de l’huile de pavot et de lin ne représentent donc pas un véritable problème [7].

Teneur en phosphore : Malgré le degré de pression particulièrement élevé (près de 80%), les 4 huiles sont restées en dessous des valeurs limites de 15 mg/kg, l’huile de pavot est même tombée en dessous des valeurs mesurables. Il est réjouissant de constater que ce paramètre de qualité primordial a pu être atteint même pour l’extraction et la préparation de petites quantités d’huiles, pour le laboratoire, en gardant un tampon de sécurité [7].

5.1.2 Discussion générale
Les valeurs analytiques, dans l’ensemble, sont encourageantes. Elles permettent des déductions en ce qui concerne le potentiel des huiles végétales comme carburants. Pour le chanvre, il devient rapidement clair qu’il n’est pas très adapté comme fournisseur de carburant, alors que la cameline présente un autre tableau et peut fort bien convenir comme carburant, à l’instar du colza.
Il est certain que les valeurs limites dépassées, dépendantes des techniques, peuvent encore être réduites ou du moins, améliorées, par des procédures de filtration à échelle industrielle.
Le degré de salissement, l’indice de stabilité oxydative, l’indice d’iode et l’indice de neutralisation dépendent, soit de la quantité de particules solides (qui peuvent être réduites par une bonne filtration), soit de la teneur en eau, qui peut être influencée par la teneur initiale, par le séchage, et par le stockage.
Pour la production décentralisée de carburant alternatif écologique, nous avons renoncé volontairement et ostensiblement à des traitements chimiques, tels qu’ils sont d’usage dans les unités industrielles pour la production d’huiles végétales pressées à froid.
A part la qualité de l’huile, il faut également tenir compte d’autres facteurs agro-techniques, notamment lors de la culture. Par exemple, pour le chanvre, la technique de la récolte n’est pas encore actuellement disponible ni totalement au point. En outre, sa culture pose certains problèmes presque insurmontables, du moins pour l’instant, vu la législation. Sans oublier que les cultures de chanvre, quelque soit le genre de chanvre ou son contenu en TCH, sont souvent la cible de vols.
L’euphorbe cruciforme exige des techniques de croisement et de culture efficaces avant d’arriver à une récolte valable. Par ailleurs, il n’y a que très peu de données en ce qui concerne la qualité de son huile et son potentiel comme carburant. Les semences sont difficiles à obtenir et très chères.
Cette situation se répète pour le pavot : la semence est difficile à trouver et surtout, très coûteuse, étant donné qu’elle est surtout utilisée à des buts nutritionnels, par les boulangeries et les pâtisseries. Sa culture pourrait donner lieu aux mêmes polémiques que celles du chanvre.
Le lin et la cameline sont plus prometteurs : ces oléagineux ne présentent aucun potentiel d’abus. Leur culture demande surtout de résoudre certains problèmes agronomiques. La semence est abondante et facile à trouver, à un prix abordable. La culture peut être rentrée au moyen des machines habituelles et la culture de ces plantes est accueillie favorablement par la population.

5.2 Conclusions
En tenant compte de tous les facteurs, on s’aperçoit que dans les conditions actuelles, dans notre pays, il n’y a que le lin et la cameline qui présentent un véritable potentiel pour la production et l’utilisation de carburant alternatif végétal.
Pour poursuivre les résultats obtenus dans ce travail, il serait intéressant de tester les huiles dont nous avons parlé dans l’usage quotidien, et de clarifier le potentiel de l’huile de lin et de cameline comme carburant alternatif.
La culture des plantes évoquées, et éventuellement celle de l’euphorbe, devrait être examinée pour la Suisse, du point de vue agronomique, technique et du rendement des récoltes, et les résultats déjà existants centralisés et vérifiés.

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6 Bibliographie

  • [1] Alsing I. et al, 1992. Lexikon Landwirtschaft. BLV Verlagsgesellschaft mbH, München.
  • [2] Bertelsmann Lexikothek, die Grosse ; 1996. Band 5 und Band 10. Verlagsgruppe Bertelsmann GmbH. Gütersloh (A).
  • [3] Duke A. J., 1983. Handbook of Energy Crops. Non publié.
  • [4] http://www.bv-pflanzenoele.de/oel_l.... abgerufen am 08.12.2003.
  • [5] Pude R., 2001. Broschüre Pflanzen - Rohstoffe - Produkte, Pflanzen für die Industrie. Fachagentur nachwachsende Rohstoffe, Gülzow.
  • [6] Remmele E. et al., 2002. Reinigung kaltgepresster Pflanzenöle aus dezentralen Anlagen. Bayerisches Staatsministerium für Landwirtschaft und Forsten. Gelbes Heft 75. Druckhaus Kastner GmbH, Wolnzach.
  • [7] [Remmele E. et al., 2002. Begleitforschung zur Standardisierung von Rapsöl als Kraftstoff für pflanzenöltaugliche Dieselmotoren in Fahrzeugen und BHKW. Bayerisches Staatsministerium für Landwirtschaft und Forsten. Gelbes Heft 69. Druckhaus Kastner GmbH, Wolnzach.
  • [8] Rindisbacher T., 2003. Rapsöl als Treibstoff - Auswirkungen verschiedener Abpressgrade auf das Rapsöl und den Rapspresskuchen. Semesterarbeit. Schweizerische Hochschule für Landwirtschaft (SHL), Zollikofen.
  • [9] Rossbach E., 1990. Der Anbau von Euphorbia lathyris L. unter besonderer Berücksichtigung des Einflusses von Bestandesdichte, Stickstoffdüngung und Erntetermin auf den Samenertrag und die Ölqualität. Diplomarbeit. Universität Hohenheim, Stuttgart-Hohenheim.
  • [10] Sergis L., 1999. Jahrbuch 2. Tarmstedter Forum 1999. Erneuerbare Energie in der Landwirtschaft.
  • [11] Widmann B., 1994. Verfahrenstechnische Massnahmen zur Minderung des Phosphorgehaltes von Rapsöl bei der Gewinnung in dezentralen Anlagen, Dissertation, Institut für Landtechnik der Technischen Universität München in Weihenstephan.
  • [12] Eidg. Forschungsanstalt für Agrarwirtschaft und Landtechnik (FAT), 1998. FAT-Bericht Nr. 516. Landwirtschaftliche Beratungszentrale, Abt. Landtechnik, 8315 Lindau.

7 Remerciements

Nos remerciements vont à notre superviseur, Monsieur Martin Meyer. Il a pris le temps de nous soutenir tout au long de ce travail, et nous a permis d’utiliser son réseau de contact avec les professionnels, y inclus à l’étranger.
Nous remercions M. Juergen Bernath et M. Thomas Wilhard qui nous ont généreusement permis d’utiliser leur laboratoire, à titre gracieux, durant 3 jours et nous ont donné une meilleure compréhension des résultats d’analyse.
Un grand merci également à l’équipe de ASG, qui s’est occupée de nous durant notre séjour en laboratoire, qui nous a expliqué les méthodes et les analyses et qui nous permis de collaborer avec elle.
Nos remerciements vont également à Mme Alice Tzinoglou et M. Werner Glink, qui nous ont généreusement accueillis. En dernier lieu, nous aimerions également remercier M. Armin Tschanz, qui a lui aussi donné de son temps pour mettre en place nos unités et qui nous a conseillés à chaque étape des problèmes, et M.  Daniel Böhler, qui nous a aidé à nous procurer les semences.

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8 Annexe

Annexe 1 : Rapport d’analyse de ASG Analytik-Service SàrL, Neusäss-Täfertingen (Allemagne)

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  • Durch das steigende Verkehrsaufkommen werden immer mehr Emissionen verursacht. Vor allem bezüglich der Senkung des CO2- Ausstosses sind möglichst wirksame und kostengünstige Massnahmen gefragt. Eine Möglichkeit, CO2-Emmissionen zu vermindern ist, Motoren anstelle von Dieselöl mit dem Alternativtreibstoff Pflanzenöl zu betreiben. Bereits gründlich analysiert und bestens bekannt in diesem Zusammenhang ist das Rapsöl. Es gilt deshalb bezüglich Qualität von Pflanzenölen, die als Kraftstoffe eingesetzt werden, als Referenz.
Article modifié le samedi 1er janvier 2011 16:49, Date de parution mardi 11 juin 2002 00:00

Forum de l'article

Production, extraction et analyse de diverses huiles végétales en tant que combustibles alternatifs
Cher Mr, Chère Mme,
Nous sommes la ste FERINOX nous avons un projet d’extraction des huiles végétaux, vous savez en Tunisie nous avons tant de plantes médicales et divers que nous avons besoin de leurs arômes (huiles) nous avons trouvé votre site et nous avons besoin de votre aide pour trouver le fournisseur qui peut nous garantir la réalisation (clé en main) de ce projet.
Veuillez nous transmettre les prix de ces extracteurs ainsi que les fiches techniques les détails ou si c’est possible les adresses des concernés.
En attendant votre réponse, veuillez croire, Mr/Mme, nos sincères salutations et respects.
ABIDI TAREK
Gérant
Tél : 0021697251330
Mail : ferinoxabidi chez gmail.com

Répondre à ce message
7 mars 2008 par Tarek ABIDI

http://www.cannabis-helvetica.ch
http://www.swisshempshop.com