E-diesel

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E-diesel est un carburant diesel synthétique créé par Audi pour les automobiles. Actuellement, e-diesel est créé par un centre de recherche Audi en partenariat avec une société nommée Sunfire. Le carburant est créé à partir de dioxyde de carbone, d’eau et d’électricité grâce à un procédé alimenté par des sources d’énergie renouvelables pour créer un vecteur d’énergie liquide appelé brut bleu (par opposition au pétrole brut ordinaire) qui est ensuite raffiné pour produire du e-diesel. Le diesel E est considéré comme un combustible neutre en carbone, car il n’extrait pas de nouveau carbone et les sources d’énergie qui alimentent le processus sont de sources neutres en carbone. Depuis avril 2015, une Audi A8 conduite par le ministre fédéral de l’Éducation et de la Recherche en Allemagne utilise le carburant diesel électronique.

Conversions catalytiques

Sunfire, une entreprise de technologie propre, exploite une usine pilote à Dresde, en Allemagne. Le procédé actuel fait appel à l’électrolyse à haute température alimentée par de l’électricité produite à partir de sources d’énergie renouvelables pour diviser l’eau en hydrogène et en oxygène. Les deux procédés chimiques suivants pour créer un vecteur d’énergie liquide appelé brut bleu sont effectués à une température de 220 °C (428 °F) et à une pression de 25 bars (2 500 kPa). Dans une étape de conversion, l’hydrogène et le dioxyde de carbone sont utilisés pour créer du gaz de synthèse avec de l’eau comme sous-produit. Le gaz de synthèse, qui contient du monoxyde de carbone et de l’hydrogène, réagit pour produire le brut bleu.

  • Système Sunfire power-to-liquids : Les produits de base sont le dioxyde de carbone (CO2) et l’eau (H2O)
1ère étape : Électrolyse de l’eau (SOEC) – l’eau est divisée en hydrogène et oxygène.
2ème étape : Réacteur de conversion (RWGSR) – L’hydrogène et le dioxyde de carbone sont des intrants du réacteur de conversion qui produisent de l’hydrogène, du monoxyde de carbone et de l’eau.
3ème étape : Réacteur F-T – L’hydrogène et le monoxyde de carbone sont des intrants du réacteur F-T qui produisent des hydrocarbures paraffiniques et oléfiniques, allant du méthane aux cires de poids moléculaire élevé.

La dernière étape est également connue sous le nom de procédé Fischer-Tropsch, développé pour la première fois en 1925 par les chimistes allemands Franz Fischer et Hans Tropsch. Une fois le brut bleu produit, il peut être raffiné pour créer du diesel électronique sur place, ce qui permet d’économiser du carburant et d’autres coûts d’infrastructure sur le transport du brut. Depuis avril 2015, Sunfire a la capacité de produire une quantité limitée de carburant à 160 litres (35 imp gal ; 42 US gal) par jour. Il est prévu d’augmenter la production à une échelle industrielle.

Audi s’associe également à l’entreprise Climeworks, qui fabrique des machines de capture du dioxyde de carbone. Les technologies Climeworks peuvent absorber le dioxyde de carbone atmosphérique qui est chimiquement capturé à la surface d’un sorbant jusqu’à ce qu’il devienne saturé. Le sorbant est alors chauffé à 95 °C (203 °F) dans un cycle de désorption pour éliminer le dioxyde de carbone de haute pureté qui peut être utilisé pendant l’étape de conversion du procédé de production du brut bleu. Le processus de captage atmosphérique du dioxyde de carbone représente 90 % de la demande énergétique sous forme de chaleur à basse température et le reste provient de l’énergie électrique pour le pompage et le contrôle. L’usine combinée de Climeworks et Sunfire à Dresde est devenue opérationnelle en novembre 2014. Une usine à Herøya en Norvège, produisant 10 millions de litres par an, est envisagée, car le
CO2 d’une usine d’engrais est facilement disponible et l’électricité est relativement bon marché en Norvège
.

Propriétés

Jusqu’à 80 % du brut bleu peut être converti en e-diesel. Le carburant ne contient ni soufre ni aromatiques, et a un indice de cétane élevé. Ces propriétés lui permettent d’être mélangé avec du diesel fossile typique et utilisé comme carburant de remplacement dans les automobiles équipées de moteurs diesel.

Sous-produit de l’oxygène

Dans les conceptions futures, le sous-produit de l’oxygène peut être combiné avec du gaz naturel renouvelable dans le couplage oxydatif du méthane à l’éthylène :

2CH4
+ O2
→ C2H4

+ 2H2O

La réaction est exothermique (∆H = -280 kJ/mol) et se produit à des températures élevées (750-950 ˚C). Le rendement des
produits C2
souhaités
est réduit par des réactions non sélectives des radicaux méthyle avec la surface du réacteur et l’oxygène, qui produit du monoxyde de carbone et des sous-produits du dioxyde de carbone. Une autre initiative de production d’éthylène mise au point par la Commission européenne dans le cadre du septième programme-cadre de recherche et de développement technologique est le procédé OCMOL, qui est le couplage oxydatif du méthane (OCM) et le reformage simultané du méthane (RM) dans un réacteur entièrement intégré.

Conversions biocatalytiques

Audi s’associe également à une société américaine, Joule, pour développer le Sunflow-D de Joule en tant que diesel électronique pour Audi. L’usine de Joule, au Nouveau-Mexique, utilise des micro-organismes génétiquement modifiés en plein soleil pour catalyser la conversion du dioxyde de carbone et de l’eau salée en hydrocarbures. Le procédé peut être modifié pour des chaînes moléculaires plus longues afin de produire des alcanes et de créer du diesel synthétique.

Joule Unlimited est la première entreprise à breveter un organisme modifié qui sécrète continuellement des hydrocarbures. L’organisme est une cyanobactérie unicellulaire, également connue sous le nom d’algue bleu-vert, bien que techniquement ce ne soit pas une algue. Il produit le carburant à l’aide de la photosynthèse, le même procédé que les plantes vertes multi-cellulaires utilisent pour produire des sucres et d’autres matières à partir d’eau, de dioxyde de carbone et de lumière solaire.

Initiatives similaires

Il existe d’autres initiatives visant à créer un carburant synthétique à partir de dioxyde de carbone et d’eau, mais elles ne font pas partie des initiatives d’Audi et les carburants ne sont pas appelés e-diesel. Les méthodes de division de l’eau varient.

Le U.S. Naval Research Laboratory (NRL) conçoit un système de conversion de l’énergie en liquide utilisant le procédé Fischer-Tropsch pour créer du carburant à bord d’un navire en mer, les produits de base dioxyde de carbone (CO2) et eau (H2O) étant dérivés de l’eau de mer via « An Electrochemical Module Configuration For the Continuous Acidification of Alkaline Water Sources And Recovery Of CO2 With Continuous Hydrogen Gas Production ».

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