Propriétés physiques, performances du moteur et émissions d'échappement des mélanges de biodiesel/bioéthanol/diesel d'huile de poisson usagée

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 14024 (2023) Citer cet article

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Dans la présente étude, les performances physicochimiques, les performances du moteur et les émissions d'échappement de différents mélanges de carburants ternaires contenant du biodiesel, du bioéthanol et du pétrodiesel d'huile de poisson usée (WFO) ont été étudiés. Le biodiesel WFO a été préparé à partir d’huile de poisson usée via une méthode de transestérification. Différentes propriétés physicochimiques, notamment la viscosité cinématique, la densité, le point d'éclair, le point d'écoulement, le point de trouble et la valeur calorifique, ont été mesurées pour différents mélanges de carburants et comparées à celles du pétrodiesel pur. Les performances et les émissions d'échappement du moteur ont également été étudiées en utilisant différents mélanges de carburants utilisant un moteur diesel monocylindre en pleine charge à 1 800 tr/min. Il a été constaté que le couple moteur, la puissance du moteur et l'efficacité thermique des mélanges de carburants ternaires étaient réduits respectivement de 2,45 %, 9,25 % et 2,35 % en moyenne par rapport au pétrodiesel pur. La consommation moyenne de carburant spécifique au freinage a également augmenté de 10,44 % par rapport au pétrodiesel pur. Les émissions de monoxyde de carbone (CO), de dioxyde de carbone (CO2), d'hydrocarbures imbrûlés (UHC) et d'oxydes d'azote (NOx) ont également été mesurées. Il a également été constaté que l'utilisation de mélanges de carburants ternaires entraîne une réduction considérable des émissions de CO et d'UHC de 50,55 % et 43,87 % en moyenne par rapport au pétrodiesel pur, respectivement. Les émissions de NOx ont également été augmentées de 28,25 % en moyenne par rapport au pétrodiesel pur. Il a également été constaté que les émissions de NOx peuvent être ajustées en ajustant la teneur en biodiesel et en bioéthanol WFO des mélanges de carburants ternaires.

Épuisant les ressources en combustibles fossiles, la pollution causée par la combustion de combustibles fossiles tels que les oxydes de carbone (COx), les oxydes d'azote (NOx), les hydrocarbures imbrûlés (UHC), les émissions de matières particulières (PM) sont les problèmes les plus préoccupants concernant l'utilisation des combustibles fossiles.1 ,2. C’est pourquoi les chercheurs sont toujours à la recherche d’alternatives appropriées aux combustibles fossiles. L’énergie solaire, l’énergie éolienne, l’énergie houlomotrice et l’énergie géothermique sont des sources d’énergie renouvelables intéressantes. Les biocarburants, en tant que ressources énergétiques renouvelables, peuvent être utilisés dans des applications similaires liées aux combustibles fossiles, car les spécifications des biocarburants peuvent être similaires à celles du carburant diesel. Selon le type de biocarburant et son application, les biocarburants peuvent être utilisés seuls ou en combinaison avec des combustibles fossiles. Par exemple, le biodiesel pur peut être appliqué dans un système de combustion de chaudière, mais le mélange de biodiesel et de pétrodiesel peut être appliqué dans un moteur à combustion interne3,4,5,6.

Le bioéthanol est un biocarburant renouvelable et respectueux de l'environnement qui peut être produit à partir de sucre, d'amidon et de sources cellulosiques par des processus de fermentation et d'hydrolyse6. Diverses matières premières telles que le sucre, le maïs, le blé, la pomme de terre, la tige, le foin, les déchets agricoles, la mélasse, les macroalgues, les microalgues et les algues sont des matières premières potentielles pour la production de bioéthanol7,8. Les matières premières comme le sucre, le maïs et la pomme de terre sont des ressources comestibles qui font partie des matières premières de première génération pour la production de biocarburants, qui ne sont pas recommandées pour la production de bioéthanol en raison du débat entre aliments et carburants. L’utilisation de déchets agricoles, de mélasse, de macroalgues, de microalgues et d’algues comme matières premières pour biocarburants pourrait être une solution appropriée à ce problème9. Le bioéthanol ne peut pas être utilisé comme carburant unique dans les moteurs diesel et doit être mélangé au pétrodiesel1,10. L'utilisation d'un mélange de carburant diesel/bioéthanol présente certains avantages tels que l'augmentation du taux de combustion du prémélange, l'amélioration de l'efficacité thermique et également la réduction des émissions de fumée1. Cependant, l'ajout de bioéthanol au carburant diesel présente certains défis, tels qu'une solubilité limitée du bioéthanol dans le diesel, une séparation possible des phases du carburant dans des conditions froides et un effet négatif du bioéthanol sur certaines spécifications du carburant telles que l'indice de cétane, le pouvoir calorifique et point d'éclair11,12. L'ajout d'émulsifiants ou de co-solvants est recommandé pour résoudre le problème de séparation des phases dans le mélange de carburant diesel/bioéthanol. Parmi les différents co-solvants potentiels, l'application d'esters est recommandée car les esters peuvent améliorer les propriétés du mélange et couvrir les effets négatifs du bioéthanol sur le mélange de carburants10,13.