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Carburéacteur plus propre à partir de charbon
L'Air Force teste un carburéacteur à base de charbon et de biomasse végétale qui pourrait remplacer le carburant à base de pétrole et émettre moins de dioxyde de carbone par rapport à l'utilisation de carburéacteurs conventionnels. Le carburant est fabriqué avec un procédé développé par Accélération , basée à Houston, utilisant une technologie sous licence d'ExxonMobil Research and Engineering Company et du Centre de recherche sur l'énergie et l'environnement de l'Université du Dakota du Nord.
Plantation de carburéacteur : Ben Oster, ingénieur de recherche au Centre de recherche sur l'énergie et l'environnement de l'Université du Dakota du Nord, détient un échantillon de carburéacteur fabriqué à partir d'huiles végétales. Accelergy a autorisé la technologie utilisée pour fabriquer ce carburant.
D'autres biocarburants expérimentaux récemment testés pour les avions à réaction ont exigé que l'avion utilise toujours au moins 50 pour cent de produits à base de pétrole pour répondre aux exigences de performance, en particulier pour les jets militaires les plus avancés. Mais le procédé Accelergy produit des carburants qui ressemblent beaucoup aux carburants à base de pétrole, ce qui permet de supprimer complètement le pétrole. Pour cette raison, le nouveau processus pourrait aider l'Air Force à atteindre son objectif d'utiliser des carburants domestiques à faible teneur en carbone pour la moitié de ses besoins en carburant. d'ici 2016 . Bien que les premiers produits soient des carburéacteurs, le procédé peut également être adapté pour produire de l'essence et du diesel.
Le carburant a subi une première série de tests, y compris des tests de moteur à l'échelle du laboratoire, et devrait être testé en vol dans 18 mois, a déclaré Rocco Fiato, vice-président du développement commercial chez Accelergy.
Transformer le charbon en combustibles liquides n'a rien de nouveau, mais de tels processus ont été inefficaces et ont produit de grandes quantités d'émissions de CO2. L'approche d'Accelergy est différente car elle utilise la liquéfaction directe, qui est similaire au processus utilisé pour raffiner le pétrole. Il s'agit de traiter le charbon à l'hydrogène en présence d'un catalyseur. La technologie conventionnelle de conversion du charbon en combustibles liquides décompose le charbon en gaz de synthèse, qui est principalement du monoxyde de carbone avec un peu d'hydrogène ; l'hydrogène et le carbone sont ensuite recombinés pour produire des hydrocarbures liquides, un processus qui libère du dioxyde de carbone. Étant donné que le processus Accelergy évite de gazéifier tout le charbon - qui consomme beaucoup d'énergie - avant de recombiner l'hydrogène et le carbone, il est plus efficace et produit moins de dioxyde de carbone. Nous ne détruisons pas la molécule du charbon. Au lieu de cela, nous le massons, y injectons de l'hydrogène et le réorganisons pour former les hydrocarbures souhaités, explique Timothy Vail, président et chef de la direction d'Accelergy.
L'hydrogène du procédé Accelergy provient de deux sources : le charbon et la biomasse. Accelergy gazéifie une partie du charbon qu'ils utilisent - environ 25 pour cent de celui-ci - ainsi que de la biomasse cellulosique, provenant de sources telles que les tiges de plantes et les cosses de graines, pour produire du gaz de synthèse. L'entreprise traite ensuite le gaz de synthèse à la vapeur. Dans cette réaction, le monoxyde de carbone réagit avec l'eau pour former de l'hydrogène et du dioxyde de carbone. L'utilisation de la biomasse réduit les émissions nettes de dioxyde de carbone, puisque la biomasse absorbe le CO2 de l'atmosphère pendant la croissance des plantes d'origine.
La technologie utilise également la biomasse d'une autre manière. L'entreprise transforme des cultures de semences, telles que le soja ou la caméline, qui contiennent de grandes quantités d'huile. Après avoir extrait cette huile (qui laisse derrière elle des matières cellulosiques qui sont gazéifiées), l'huile est traitée pour éliminer les atomes d'oxygène, formant de longues chaînes de molécules d'hydrocarbures droites. Ceux-ci sont ensuite traités pour transformer les molécules droites en molécules en forme de ramification qui restent liquides à des températures plus basses, ce qui les rend utiles dans le carburéacteur.
L'utilisation de la biomasse réduit les émissions nettes de dioxyde de carbone, mais il en va de même du fait que la liquéfaction directe est plus efficace que la gazéification conventionnelle, explique Daniel Cicero, responsable de la technologie pour l'hydrogène et le gaz de synthèse au National Energy Technology Laboratory (NETL) du département américain de l'Énergie. à Morgantown, Virginie-Occidentale. Lors de la gazéification, environ 45 % seulement de l'énergie du charbon est transférée au combustible produit. Accelergy revendique des rendements pouvant atteindre 65 % en utilisant la liquéfaction directe. Les rendements de carburant sont également plus élevés. Les méthodes de gazéification produisent environ deux à 2,5 barils de combustible par tonne de charbon. La liquéfaction directe produit plus de trois barils par tonne de charbon, et l'ajout de la biomasse porte le total à quatre barils par tonne de charbon.
Au total, selon Fiato, la gazéification du charbon pour produire du carburant liquide produit 0,8 tonne de dioxyde de carbone par baril de carburant, tandis que le processus d'Accelergy ne produit que 0,125 tonne de CO2 par baril. Cela le rend compétitif avec le raffinage du pétrole, en particulier le raffinage des formes plus lourdes de pétrole. (Les carburants produisent à peu près la même quantité de dioxyde de carbone lorsqu'ils sont brûlés.)
En plus de réduire les émissions de carbone par rapport à la technologie conventionnelle du charbon à l'état liquide, un avantage clé du processus est la capacité de fabriquer des carburéacteurs de haute qualité. La liquéfaction directe du charbon produit des cycloalcanes, des molécules en boucle qui ont une densité énergétique élevée, donnant aux avions une plus grande portée. Ils sont également stables à haute température, ce qui leur permet d'être utilisés dans des avions de pointe.
Un inconvénient du processus est qu'il coûte plus cher que le raffinage du pétrole. En effet, Cicero affirme qu'une étude NETL sur la technologie du charbon et de la biomasse en combustibles liquides suggère qu'elle ne serait pas compétitive tant que les prix du pétrole ne resteraient pas au-dessus de 86 à 93 dollars le baril. (L'étude était basée sur des processus de gazéification conventionnels.) Il dit que la fourniture de carburant à l'Air Force pourrait alimenter une ou deux petites usines Accelergy, mais pour aller au-delà, il faudrait un prix sur les émissions de dioxyde de carbone d'environ 35 $ la tonne.