1933 : Propriétés générales des carburants, dont l’esprit-de-vin

Propriétés générales des carburants : Alcool moteur

Parmi les innombrables corps qui constituent la classe des alcools, le méthanol et l’éthanol, c'est-à-dire les deux termes les plus légers de la série grasse, sont les seuls qu'on ait jusqu'à présent envisagé d'utiliser pour l'alimentation des moteurs à explosion. Ils présentent l'un et l'autre lé double avantage de pouvoir être industriellement produits à un état de pureté qui exclut toute possibilité de gommage, et de posséder une valeur antidétonante élevée.

A cet égard, les données du tableau ci-dessous montrent que l’éthanol, nettement moins détonant que l'isooctane, est comparable.au. toluène.

1933 : Taux limite de compression de certains carburants

En revanche, ils sont, à d'autres égards, inférieurs aux. essences.

D'abord leur pouvoir calorifique utile est beaucoup plus faible :

6.570 calories au kilogramme et 5.220 au litre à 15°, pour l’éthanol ;
4.900 calories au kilogramme et 3.900 au litre à 15° pour le méthanol ;

contre :

10.740 calories au kilogramme et 7.390 au litre à 15° pour l'heptane, et
9.630 calories au kilogramme et 8.500 au litre à 15° pour le benzène.

Le pouvoir calorifique utile est la somme du pouvoir calorifique inférieur du carburant pris à l'état liquide et de la chaleur latente de vaporisation, égale, pour les hydrocarbures, à 1 % environ, pour l’éthanol à 3%, et pour le méthanol à 5% du pouvoir calorifique inférieur.

A vrai dire, cela ne présente pas d'inconvénient au point de vue thermodynamique :

Les alcools, étant des corps oxygénés, ont besoin, pour brûler, d'une moindre quantité d'air par molécule que les hydrocarbures ; il en résulte que leur pouvoir calorifique utile au litre de cylindrée est très sensiblement le même que celui des hydrocarbures : à 15°, il est de 835 calories tant pour le méthanol que pour l'éthanol contre 850 pour l'heptane et 865 pour le benzène.
Un moteur de cylindrée et de taux de compression donnés doit, d'après cela, développer à peu près la même puissance en brûlant de l’éthanol ou du méthanol qu'en brûlant de l'essence.
En réalité, d'ailleurs, il peut en développer une sensiblement plus grande. Cela tient au fait que l'éthanol ou le méthanol ont, au kilogramme, des chaleurs de vaporisation notablement plus grandes que les hydrocarbures : 190 et 240 calories contre 67 pour l'heptane et 84 pour le benzène ; leur emploi donne pour cette raison lieu à un fonctionnement sensiblement plus froid, lequel comporte :

d'une part, de moindre pertes de chaleur extérieures ;
d'autre part, un meilleur taux de remplissage de la cylindrée.

Cette dernière circonstance a une importance pratique considérable due au fait que le pouvoir calorifique utile du litre de cylindrée diminue très rapidement quand la température s'élève : par exemple, celui de l'heptane, qui est de 850 calories à 15°, n'est plus que de 665 à 100°.

Si on tient compte en outre de leur valeur antidétonante exceptionnellement élevée, on doit tirer de là la conclusion que l'éthanol et le méthanol sont des carburants thermodynamiquement supérieurs aux essences usuelles et que la faible valeur de leur pouvoir calorifique est très loin d'avoir, sur la puissance développée par les moteurs qui les consomment, l'influence fâcheuse à laquelle pouvait faire songer un examen superficiel des choses.

Pratiquement, elle ne présente d'inconvénients qu'en ce qui concerne les dimensions et le poids des réservoirs. Ce fait, et celui qu'on n'a jamais envisagé d'affecter à l'alimentation des moteurs d'automobiles, qu'un tonnage d'alcool extrêmement faible par rapport au tonnage d'essence qu'ils consomment, entraînent comme conséquence qu'il ne peut guère être question d'employer les alcools autrement qu'en mélange avec de l'essence.

C'est précisément cette condition qui est l'origine des difficultés pratiques auxquelles se sont heurtées la plupart des tentatives faites en faveur de l'alcool-carburant. Quand il est rigoureusement anhydre, l'alcool — qu'il s'agisse d’éthanol ou de méthanol — est en effet miscible à l'essence ordinaire en toutes proportions et forme avec elle des mélanges stables. Mais l'alcool anhydre est un produit pharmaceutique. L'alcool industriel retient toujours une petite quantité d'eau en solution ; et, si faible que soit la proportion de cette dernière, on peut redouter qu'elle provoque là séparation des constituants du mélange.

En 1933, l'alcool industriel n'st pur qu'à 90 à 96%, l'alcool anhydre n'est produit qu'en petite quantité. La probabilité de démixtion entre l'essence de pétrole et l'éthanol est plus importante.

C'est ainsi, par exemple, qu'un mélange à 25% d'alcool et 75% d'essence, n'est stable qu'à la condition de contenir, en volume :

Moins de 1 % d'eau, si la température est de + 15° ;
Moins de 0,6 %, si la température est de 0° ;
Moins de 0,15 %, si la température est de -25°.

Ces proportions diminuent d'ailleurs plus vite que celle de l'alcool dans le mélange, ce qui revient à dire que, toutes choses égales par ailleurs, la stabilisation de l'alcool exige une déshydratation poussée d'autant plus loin que la proportion de ce corps dans le mélange est moindre. Au total, donc, le principe de l'alimentation des moteurs à explosion avec des mélanges d'essence et d'alcool contenant quelques centièmes ou quelques dixièmes d'alcool, ne sera à l'abri de toute critique, que lorsqu'on aura trouvé le moyen d'empêcher l'eau contenue dans l'alcool de provoquer la séparation des deux produits organiques.

L'addition à l'essence d'une quantité relativement faible de carbures aromatiques fournit sans doute la solution du problème. Il suffit, en effet, de substituer à l'essence un mélange à neuf parties d'essence et une partie de benzène, pour que la proportion d'eau qui provoque la séparation du' mélange ternaire à 25 % d'alcool passe des valeurs indiquées ci-dessus aux suivantes :

1,2 % à 15°, et 0,85 % à 0°.

Sans que le fait ait été catégoriquement démontré, il semble que les homologues du benzène exercent sur la stabilité une influence favorable encore plus marquée.

De toute façon, les considérations que je viens d'exposer entraînent comme conséquence que, à partir du jour où les essences d'hydrogénation seront produites en quantité suffisante, l'emploi comme carburants de l'éthanol et du méthanol cessera de se heurter aux difficultés qu'il rencontre actuellement ; pour surmonter ces dernières, il suffira, en effet, de mélanger les alcools affectés à la carburation :

soit aux essences partiellement aromatiques provenant de l'hydrogénation du mazout ;
soit, en même temps qu'une proportion convenable d'essence d'hydrogénation de goudron primaire,

aux essences ordinaires.

La présence d'un alcool dans les mélanges préparés de la sorte, aura d'ailleurs un effet favorable sur leur résistance au choc.