Faible teneur en octane

08-12-2018 lesakerfrancophone.fr 16 min #149348

L'étonnante raison pour laquelle du pétrole de schiste bitumineux constitue un mauvais carburant pour les voitures et camions de haute technologie

Par  Sharon Kelly - Le 24 avril 2018 - Source  DeSmog

 flickr.com Pompe pour du Gaz Credit:  flickr.com Mike Mozart, CC BY 2.0

Le schiste bitumineux, qui dans les projections de l'« Energy Information Administration » va représenter une part croissante de l'approvisionnement pétrolier américain dans les décennies à venir, a un talon d'Achille surprenant : son faible niveau d'octane, qui en fait un mauvais choix pour les moteurs automobiles à haut rendement du futur.

Pour les foreurs de schistes en  difficulté financière, c'est une mauvaise nouvelle, car cela suggère que la demande pour leur pétrole pourrait chuter même si le prix du baril de pétrole à indice d'octane élevé augmente.

Pour le reste du pays, les problèmes de qualité du schiste bitumineux soulèvent d'importantes questions quant à savoir si la construction d'infrastructures pour soutenir des décennies de production de schiste bitumineux est une politique publique intelligente, car un boom du schiste bitumineux pourrait ironiquement entraîner une hausse des prix à la pompe à essence pour les conducteurs américains. Ou encore, si le schiste bitumineux rend l'essence ordinaire, non premium, bon marché, cela pourrait dissuader les Américains d'acheter des voitures à haut rendement énergétique malgré un kilomètre moins cher, ce qui compromettrait les plans visant à réduire la pollution sortant du tuyau d'échappement en construisant de meilleurs moteurs.

Les constructeurs automobiles s'intéressent de plus en plus à l'essence premium parce que son indice d'octane plus élevé rend l'essence moins susceptible de brûler prématurément dans un moteur à haute compression - et si le carburant s'enflamme avant de passer dans le moteur d'une voiture ou d'un camion, il peut bloquer le moteur brutalement ou lui faire subir des dommages. Les constructeurs automobiles entrevoient la promesse d'une meilleure efficacité énergétique dans les moteurs turbocompressés, qui dépendent d'une compression plus élevée et, par conséquent, de carburants à indice d'octane élevé.

« L'IHS prévoit que les moteurs turbocompressés représenteront 55% de la production nord-américaine d'ici 2024, contre 33% prévus cette année »,  a rapporté Automotive News en juin 2017.

En mars, Dan Nicholson, vice-président de General Motors,  a même demandé aux raffineurs de faire de l'essence premium la nouvelle norme dans les pompes à essence américaines, faisant valoir que les niveaux d'octane plus élevés permettent aux constructeurs automobiles de concevoir des voitures et des camions plus économes en carburant.

Limites du schiste bitumineux

Mais il s'avère que le schiste bitumineux apporte avec lui une variété d'éléments qui abaissent les niveaux d'octane d'un mélange d'essence, comme le naphta. La couleur ultra-légère qui, au début, excitait les foreurs de schistes - le brut léger et doux qui était devenu plus difficile à trouver à partir de sources conventionnelles - contient des proportions plus élevées de liquides proche du gaz naturel et d'autres hydrocarbures faciles à enflammer dans le pétrole de schistes.

« Notre thèse est que le système de raffinage américain est sur le point d'être saturé en ce qui concerne la quantité de pétrole schiste bitumineux qu'il peut traiter »,  a conclu ce mois-ci une note de recherche de Morgan Stanley, citant la teinte claire du schiste bitumineux, qui le rend mal adapté à la production de carburant à indice d'octane élevé, ainsi que de carburéacteur et de diesel.

Tom Kloza, responsable mondial de l'analyse énergétique au service d'information sur le prix du pétrole de l'IHS, a déclaré à la conférence annuelle de l'Energy Information Administration (EIA), l'année dernière, que « plus nous utilisons du schiste bitumineux, plus il est difficile d'obtenir ce pourcentage élevé d'octane. Ironiquement, nous n'allons pas utiliser plus de carburant aux États-Unis dans les 5 prochaines années, mais nous aurons besoin de plus d'octane, au moins jusqu'à ce que plus de voitures fonctionnent à l'électricité. »

À l'intérieur des cylindres d'un moteur de voiture, la synchronisation est essentielle. L'essence est mélangée avec juste la bonne quantité d'oxygène pour la laisser s'enflammer lorsque chaque bougie d'allumage se déclenche, programmée de façon à ce que les explosions qui en résultent entraînent certains pistons vers le bas en même temps que d'autres pistons s'élèvent, faisant tourner le vilebrequin du moteur. Une mise à feu précoce peut interrompre cette douce danse et causer un problème que les conducteurs reconnaîtront comme un cognement. Plus l'indice d'octane d'un mélange d'essence est élevé, moins il est susceptible de s'enflammer prématurément.

La différence entre un gallon d'essence ordinaire et un gallon d'essence premium est le niveau d'octane de l'essence.

Les conducteurs peuvent déjà constater les effets de la ruée vers les pétroles de schiste à la pompe, la différence entre les prix réguliers et les prix majorés  atteignant plus de 50 centimes de dollar le gallon aux États-Unis. Dans certaines villes, comme Chicago, où l'essence provient principalement des schistes bitumineux, la différence dépasse 75 centimes de dollar le gallon. En 2000, la  différence entre l'essence classique et la premium n'était que de 18 centimes de dollar le gallon.

« Nous sommes en quelque sorte à court de sources d'octane, pour l'instant, ayant gratté tout ce à quoi nous pouvions penser », a déclaré Lynn Westfall à la conférence sur l'énergie de l'EIA 2017 lors d'une présentation intitulée «  Qualité de l'essence : La pénurie imminente d'octane. »

Historique des problèmes liés à l'octane dans le secteur de l'essence

Au fil des ans, les additifs d'octane ont causé certains des plus grands scandales environnementaux de l'histoire des États-Unis. Cela vaut donc la peine de prêter attention à la façon dont l'industrie du raffinage résout ce problème émergent.

Jusqu'aux années 1970, les fabricants d'essence utilisaient le plomb pour augmenter les niveaux d'octane de l'essence que les consommateurs achetaient à la pompe, mais le plomb a été retiré des formules des carburants parce qu'il était très nocif pour la santé publique, particulièrement pour la santé des enfants. Le plomb était bon marché, mais incroyablement polluant. Les effets de l'essence au plomb sur la santé publique étaient si profonds que certains chercheurs l'ont reliée à la hausse et à la baisse des crimes violents aux États-Unis, soulignant que les dommages neurologiques liés à l'exposition au plomb  entraînent « agressivité, impulsivité, ADHD et un QI inférieur » et que le taux de crimes violents augmente et diminue à la même vitesse que celui du plomb dans l'essence. L'essence au plomb a  été interdite sauf pour les carburants d'aviation aux États-Unis en 1996.

Les raffineurs se sont ensuite tournés vers le MTBE (méthyl-tertio-butyl-éther), qui semblait très efficace jusqu'à ce qu'il s'avère que le MTBE pénètre facilement dans les réserves d'eau et ne se bio-dégrade pas rapidement, et que les réservoirs et les puits aux États-Unis étaient contaminés par le MTBE.

Craignant d'être tenus responsables, les raffineurs ont cessé d'utiliser le MTBE et sont passés à l'éthanol. Mais bien que le carburant à base de maïs soit commercialisé comme un carburant renouvelable, les critiques soulignent d'autres problèmes environnementaux. « Les mélanges à plus forte teneur en éthanol produisent encore des niveaux importants de pollution atmosphérique, réduisent l'efficacité de carburant, font grimper le prix du maïs et d'autres denrées alimentaires et ont été traités avec scepticisme par certains constructeurs automobiles pour les dommages qu'ils causent aux moteurs»,  a rapporté Yale Environment 360 en 2016.

Néanmoins, l'industrie de l'éthanol pousse pour jouer un rôle plus important dans le mix énergétique américain et fait pression pour remodeler les normes américaines d'efficacité énergétique, les normes CAFE (Corporate Average Fuel Economy), sous l'administration Trump. « Nous avons été encouragés de voir que l'EPA a expressément demandé des commentaires sur le 'potentiel des mélanges à forte teneur en octane' dans l'avis annonçant le réexamen de la décision finale de la dernière administration », a déclaré Bob Dinneen, président et chef de la direction de la Renewable Fuels Association, un groupe industriel de l'éthanol, en octobre 2017  dans un communiqué.

Le pétrole de schiste à la rescousse ?

L'industrie du gaz de schistes se positionne également comme la solution au problème de l'octane dans les pétroles de schistes. En 2016, la Marcellus Shale Coalition, un groupe commercial représentant l'industrie du pétrole de schistes en Pennsylvanie, en Ohio et en Virginie-Occidentale,  a rejoint la « High Octane Low Carbon Alliance ». Le butane, un liquide de gaz naturel produit par de nombreux puits de schiste « humides », peut augmenter les niveaux d'octane - mais il est sujet à l'évaporation, donc il est peu pratique à utiliser, sauf pendant les mois froids d'hiver.

Il reste donc deux alternatives possibles, selon un  rapport spécial du Oil and Gas Journal de mars 2018. Mais toutes deux entraîneront des coûts importants et des préoccupations environnementales propres.

D'une part, les raffineries doivent construire des unités pour convertir le naphta lui-même en booster d'octane - mais, selon le journal, « les coûts augmentent en conséquence » et le naphta léger dans le schiste bitumineux est « moins adapté » à la conversion à haut indice d'octane.

L'autre option est ce qu'on appelle l'« alkylation », où de puissants acides sulfuriques ou fluorhydriques sont utilisés pour faire un mélange à indice d'octane élevé à partir d'isobutane et de butylène dans les raffineries. Mais « les unités d'alkylation coûtent cher à construire, et leur utilisation d'acides rend difficile l'obtention d'un permis pour ces unités », écrit le journal. Le rapport fait état d'une installation de Chevron dans l'Utah, où l'entreprise utilise un catalyseur différent comme option possible.

On ne sait pas encore clairement quelle approche les raffineurs adopteront pour augmenter les niveaux d'octane avec les pétroles de schiste, ni dans combien de temps les véhicules électriques pourraient rendre les problèmes d'octane des pétroles de schiste sans objet.

Mais fondamentalement, le problème est que le schiste bitumineux est un pétrole brut différent du pétrole foré il y a 100 ans. Les pétroliers du Texas avaient l'habitude de comparer les réserves de pétrole à une marmite en fonte de haricots cuits sur un feu de camp, disant que les réserves de pétrole conventionnel sont comme les haricots bien cuits, les dernières bouchées dans lesquelles vous trempez votre cuiller, le pétrole de schistes par analogie, est la couche noire floconneuse au fond de la marmite. Bien sûr que vous pouvez la manger, mais si c'est le cas, c'est un signe que les bonnes choses sont déjà parties.

 Sharon Kelly

Note du Saker Francophone Cet article est tiré d'une série :  L'industrie du schiste argileux creuse plus de dettes que de bénéfices. Traduit par Hervé pour le Saker Francophone

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