16
C0 2 maîtrisé | Carburants diversifiés | Véhicules économes | Raffinage propre | Réserves prolongées Les carburants alternatifs pour les transports Les travaux de recherche de l'IFP

Les carburants alternatifs pour les transports...encore sur le post-traitement. Ces développements passent par la réalisation de démonstrateurs véhicules : démonstrateur GNV Vehgan

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Les carburants alternatifs pour les transports...encore sur le post-traitement. Ces développements passent par la réalisation de démonstrateurs véhicules : démonstrateur GNV Vehgan

C02 maîtrisé | Carburants diversifiés | Véhicules économes | Raffinage propre | Réserves prolongées

Les carburants alternatifspour les transports Les travaux de recherche de l'IFP

VF5:A4 20/01/10 17:30 Page 2

Page 2: Les carburants alternatifs pour les transports...encore sur le post-traitement. Ces développements passent par la réalisation de démonstrateurs véhicules : démonstrateur GNV Vehgan

L’ IFP est un organisme public de recherche et de formation, à l’expertise internationalement reconnue, dont la mission est dedévelopper les technologies et matériaux du futur dans les domainesde l'énergie, du transport et de l'environnement. Il apporte aux acteurs publics et à l’industrie des solutions innovantes pour une transition maîtrisée vers les énergies et matériaux de demain,plus performants, plus économiques, plus propres et durables.

Pour remplir sa mission, l'IFP travaille sur plusieurs priorités stratégiques, parmi lesquelles :

Diversifier les sources de carburants

Parce que le pétrole est une matière première non renouvelable,amenée à se raréfier progressivement, l’IFP a très tôt investi le champ des nouveaux carburants. Il travaille depuis plusieursannées déjà à la production de carburants de synthèse, développés à partir de biomasse, gaz ou charbon. L’IFP possèdedans ces domaines des compétences solides et une expertisepointue, lui permettant de mettre au point de nouveaux carburantsaux propriétés toujours plus performantes.

VF5:A4 20/01/10 17:02 Page 3

Page 3: Les carburants alternatifs pour les transports...encore sur le post-traitement. Ces développements passent par la réalisation de démonstrateurs véhicules : démonstrateur GNV Vehgan

ressources, plusieurs carburantsalternatifs peuvent être obtenus et utilisés dans des véhicules de différents types : véhiculeséquipés de moteurs à combustioninterne — les plus répandus à l'heureactuelle —, véhicules hybrides, véhicules électriques, voire à pluslong terme, véhicules équipés depiles à combustible.

3

Le secteur des transports esttrès consommateur d'énergie et dépend aujourd'hui

essentiellement de la ressourcepétrolière, non renouvelable. Il répond à un besoin universel de mobilité des personnes et desmarchandises. Le développementéconomique d'un certain nombre de pays à forte population conduitainsi à une croissance importante de la consommation de carburantsdans le monde.

Sur le plan environnemental, lacombustion des carburants contribuefortement aux émissions de gaz àeffet de serre (GES), en particulier le CO2. Dans un contexte dechangement climatique et dedépendance pétrolière, il est doncnécessaire de diversifier lescarburants dans le transport engénéral, et routier en particulier.

Les alternatives à l'utilisation du pétrole sont potentiellementnombreuses : gaz naturel, charbon,biomasse, énergies hydraulique,éolienne, solaire, marine ou nucléaire.Toutes peuvent produire del'électricité et éventuellement de l'hydrogène. À partir de ces

Les enjeuxL'IFP étudie des solutions alterna-tives aux carburants pétroliers, enparticulier dans les domaines de la transformation de la biomasse,du gaz et du charbon pour laproduction de carburants liquides et d'hydrogène. Ces travaux visentà maximiser l'efficacité énergétiqueet à limiter les émissions de GES,notamment de CO2, de ces filières.Ces dernières doivent être évaluéesaux niveaux technique, économiqueet environnemental, notamment à partir d'analyses dites de cycle de vie, dont l'IFP s'est fait unespécialité.

Pour mener ses recherches, l'IFPs'appuie sur un capital d'expertises,tant en recherche qu'en dévelop-pement technologique. La mise au point de ces filières nécessite, en effet, de lever de nombreuxverrous, ce qui passe par uneapproche pluridisciplinaire,mobilisant de nombreusescompétences, notamment encatalyse et séparation, génie des procédés, physique et analyse,physico-chimie et économie.

VF5:A4 20/01/10 17:02 Page 3

Page 4: Les carburants alternatifs pour les transports...encore sur le post-traitement. Ces développements passent par la réalisation de démonstrateurs véhicules : démonstrateur GNV Vehgan

Carburants alternatifs déjà disponibles :

les solutions de l'IFP

Biodiesel à base d'huile végétale(EMVH)

Les huiles végétales et graissesanimales sont des ressourcesrenouvelables dont la structurechimique des chaînes grasses estsimilaire à celle des hydrocarburesdes coupes gazoles issues dupétrole. Outre l'huile de colza, depalme ou de tournesol, il est possibled'utiliser, pour fabriquer dubiodiesel, des huiles n'entrant pas enconcurrence directe avec l'usagealimentaire, comme par exemple leshuiles de jatropha ou, à plus longterme, les huiles issues de la cultured'algues.

L'IFP a mis au point, dans les années80, une première technologie deproduction de biodiesel de type esterméthylique d'huile végétale utilisantun catalyseur soluble (procédéEsterfip™).

Plus récemment, l'IFP a développéune technologie plus performante,Esterfip-H™, qui représente uneinnovation majeure car elle permetune production d'EMHV supérieureen quantité et en qualité, et génèreun sous-produit, la glycérine, d'unepureté inégalée à ce jour. Le cœur de la technologie Esterfip-H™ résidedans un catalyseur solide spécifique,qui supprime les rejets inhérents aux procédés utilisant un catalyseursoluble. Aujourd'hui, plus de 10 %des EMHV produits dans le mondesont issus des technologies Esterfip™ou Esterfip-H™, commercialisées par Axens. L'IFP poursuit les travauxd'amélioration de cette technologie,et plus particulièrement ducatalyseur solide, afin d'optimiserl'efficacité énergétique globale duprocédé.

Diesel et kérosène synthétiquesissus d'huile végétale

Une autre approche permet d'utiliserles huiles végétales pour produiredes hydrocarbures : il s'agit deprocéder à leur hydrogénation pourenlever l'oxygène (Hydrotreatedvegetable oil ou HVO). Les hydro-carbures issus de cette technologieont d'excellentes qualités pour les gazoles : cétane élevé, absencede soufre et d'hydrocarburesaromatiques, propriétés à froidajustables. Ces bases gazoles sonttotalement compatibles avec le poolgazole actuel. Selon les sourcesd'huiles végétales, ce procédéconvient également pour produireune base pour kérosène (biokérosène).

L'objectif de l'IFP est d'optimiser les conditions opératoires des unitésde production de ces hydrocarbureset d'en réduire les coûts. Ses travauxportent notamment sur l'étude del'influence de la teneur en différentscontaminants présents dans leshuiles, sur la gestion de l'exothermie

4

L’usine Diester Industries de Sète a été la première en France à utiliser, dès 2007, le procédé de production de biodiesel Esterfip-HTM. Aujourd’hui, plus de 10 % du biodiesel

produit dans le monde vient d’un Esterfip/Esterfip-HTM.

L’IFP dispose, sur son site de Lyon, d’uneunité pilote de production d’huile végétale hydrotraitée (HVO) destinée à développer

et optimiser le procédé de production.

VF5:A4 20/01/10 17:02 Page 4

Page 5: Les carburants alternatifs pour les transports...encore sur le post-traitement. Ces développements passent par la réalisation de démonstrateurs véhicules : démonstrateur GNV Vehgan

5

des réactions mises en jeu, sur larecherche d'une activité et d'unestabilité accrues du catalyseur, etenfin, sur la maîtrise desphénomènes de corrosion.

Ethyl tertio butyl ether (ETBE) :base pour essence

L'ethyl tertio butyl ether est une basepour essence issue de la réaction del'isobutène de la raffinerie ou duvapocraqueur avec le bioéthanol

(produit à partir de betterave ou deblé principalement). L'ETBE permetl'introduction de carbone renouvelabledans l'essence, sans en altérer lespropriétés de tension de vapeur et en inhibant la démixion par tempsfroid. L'IFP a développé un procédéintensifié de production d'ETBE àl'aide d'une technologie originale de distillation catalytique (procédéCatacolTM). Il permet d'atteindre desconversions élevées de l'isobutène en mettant en œuvre un catalyseurcouplé à une distillation.

La Smart Vehgan, développée par l’IFP en partenariat avec l’ADEME, GDF Suez, l’Inrets et Valeo,cumule les avantages de l’hybridation à ceux de l’utilisation d’un carburant à faible teneur

en carbone, le gaz naturel.

Gaz naturel véhicule (GNV)

Le gaz naturel véhicule se distinguedes autres carburants fossiles par un bilan environnemental particuliè-rement favorable. La teneur modéréeen carbone du GNV, associée à unemise au point de moteurs dédiéspermet, en effet, une réduction desémissions de CO2 pouvant atteindreplus de 30 % par rapport à un moteuréquivalent alimenté à l'essence.

L'IFP développe des technologies enmotorisation GNV qui s’appliquentaussi bien aux petits véhiculesurbains qu’aux véhicules poidslourds.

Les solutions innovantes proposéespar l'IFP portent notamment sur dessystèmes de combustion bas-NOx qui permettent de faire face audurcissement des normesd’émission, sur des systèmesd’injection et de distribution avancés,sur l’utilisation de nouveauxmélanges carburants, ou bien encore sur le post-traitement. Ces développements passent par la réalisation de démonstrateursvéhicules : démonstrateur GNVVehgan hybride réalisé sur la based'une Smart, développé en partenariatavec GDF Suez, l'Inrets et Valeo etavec le soutien financier de l'ADEME,démonstrateur full hybrid GNVdéveloppé en partenariat avec GDFSuez sur la base d'une Toyota Prius.

Enfin, dans le cadre d'un projetsoutenu par le pôle de compétitivitéMov'eo, l'IFP accompagne la sociétéDJP pour le développement deréservoirs composites polymorpheshaute pression, avec l'objectif d'enfaciliter l'implantation à bord etd'accroître très significativementl'autonomie du véhicule GNV.

VF5:A4 20/01/10 17:02 Page 5

Page 6: Les carburants alternatifs pour les transports...encore sur le post-traitement. Ces développements passent par la réalisation de démonstrateurs véhicules : démonstrateur GNV Vehgan

6

Carburants de synthèse à partirde gaz naturel

Le gaz naturel peut être transforméchimiquement en carburant diesel et en kérosène pour l'aviationd'excellente qualité via la synthèseFischer-Tropsch (FT). L'objectif de l'IFP dans ce domaine est dedévelopper une chaîne Gas to Liquid(GtL) complète. Celle-ci est constituéede quatre étapes :

l'extraction, le conditionnement etla purification du gaz naturel brut,la transformation en gaz desynthèse,la synthèse FT conduisant à deshydrocarbures à longue chaîne,l'hydrocraquage isomérisant deshydrocarbures en carburant dieselet kérosène.

Dans le cadre d'un partenariat avecla société ENI, l'IFP conduit destravaux sur le développement de latechnologie FT, ainsi que surl'adaptation de sa technologied'hydrocraquage et sur l'intégrationde l'ensemble des maillons.

Les développements sur la synthèseFT ont abouti à la mise au point de

catalyseurs spécifiques à base decobalt et d'un réacteur opérant enphase liquide, permettant l'extra-polation à la taille requise pourl'exploitation industrielle du procédé.Divers outils comme des pilotes delaboratoires, un pilote de grandetaille (20 barils par jour) et desmaquettes froides ont été utiliséspour valider le procédé.

Carburants de synthèse à partirde charbon

La liquéfaction directe du charbonsuivie d'une transformation desliquéfiats par hydrogénation permetde produire des bases carburantssynthétiques répondant aux spécifi-cations les plus sévères. En cours dedémarrage en Chine, une premièrechaîne industrielle de liquéfaction du charbon produit plus de cinq barilsde bases carburants par tonne de charbon traité. Cette chaînecomporte de nombreuses étapes,dont une unité d'hydrogénation des liquéfiats en lit bouillonnantcommercialisée par Axens. Néanmoins, pour répondre aux défisénergétique, économique, environne-mental actuels et futurs, la filièreCoal to Liquid (CtL) exige certainesaméliorations. C'est dans ce contexteque l'IFP mène un ensemble detravaux de R&D pour réduire les coûtsd'investissements et l'impact surl'environnement, et en particulier lesémissions de CO2 : minimisation dela consommation énergétique etintégration du captage du CO2 en vuede son transport et de son stockagesouterrain.

Une installation pilote Fischer-Tropsch(capacité de 20 barils de carburant par jour) fonctionne à la raffinerie deSannazaro de Burgondi en Italie dans le cadre d’un projet conjoint entre l’IFP,Axens et le pétrolier italien ENI.

Extrapolation du réacteur Fischer-Tropsch : maquettefroide de grande taille (diamètre 3 m, hauteur 15 m) mise en œuvre pour les études et la validation hydrodynamiques.

Page 7: Les carburants alternatifs pour les transports...encore sur le post-traitement. Ces développements passent par la réalisation de démonstrateurs véhicules : démonstrateur GNV Vehgan

7

Carburants alternatifs de demain :

les recherches à l'IFP

Nouveaux carburants à partir dematières renouvelables

Aujourd'hui, le bioéthanol et lebiodiesel sont produits à partir dematières premières agricoles entrantdans l'alimentation. Au-delà d'uncertain seuil, leur développement seheurte donc à la concurrence avecl'alimentaire. Pour atteindre l'objectifd'incorporation fixé par l'Unioneuropéenne (10 % de carburantsrenouvelables en 2020), il faut donccompléter l'offre actuelle debiocarburants. L'idée est detransformer l'intégralité de la plante,et en particulier la lignocellulose,principal constituant de la paroi desvégétaux et disponible en grandequantité sous diverses formes :paille, foin, bois, etc.

Conversion thermochimique de labiomasse

La transformation thermochimiquede la biomasse lignocellulosique encarburants gazole et kérosène meten œuvre des procédés à hautestempératures. On distingue plusieursvoies de transformation :

les voies directes par pyrolyseflash ou par hydroliquéfaction. Lapyrolyse flash est un traitementpurement thermique qui permetd'obtenir une biohuile, descomposés volatiles (gaz) et desgoudrons. L'hydroliquéfactionconsiste à transformer labiomasse dans l'eau, dans desconditions proches de son pointcritique (374 °C et 221 bar), pourobtenir un biocrude. Dans les deux

Les carburants alternatifspour l'aviation

Les acteurs européens dutransport aérien se sont fixé desobjectifs extrêmement ambitieux de réduction des émissions deCO2 (50 %), du bruit (50 %) et desémissions de NOx (80 %) en 2020(par rapport à 2000). Ils cherchenten particulier à réduire la consom-mation des appareils et étudientdes carburants alternatifs aupétrole. Parmi eux, les carburantsde synthèse (CtL, GtL et BtL), les huiles végétales hydrotraitées,mais aussi à plus long terme desalcools, des esters ou d'autresmolécules spécifiquementformulées.

Quelle que soit la solutionprivilégiée, il faut des quantitésimportantes de biocarburants pour

remplacer une part significative dukérosène ; il est donc impératif queles nouveaux carburants puissentse mélanger en toute proportion au carburéacteur standard sans en perturber les propriétés (drop-infuels).

L'IFP participe à de nombreuxprogrammes de recherche dans ledomaine des carburants alternatifspour l'aéronautique. Il contribuenotamment au programme françaisCalin, qui vise à étudier lescarburants alternatifs permettantun fonctionnement optimal denouveaux systèmes d'injection de type bas-NOx. Il est égalementmembre des projets européensAlfa-Bird et Swafea, auxquels sont associés un grand nombred'acteurs, industriels et laboratoiresde recherche.

Avec deux milliards de passagers par an, le transport aérien représente 2 à 3 % des émissions globales de CO2 et 8 % de la consommation de pétrole. On prévoit uneaugmentation de 90 % du trafic d’ici 2020.

VF5:A4 20/01/10 17:02 Page 7

Page 8: Les carburants alternatifs pour les transports...encore sur le post-traitement. Ces développements passent par la réalisation de démonstrateurs véhicules : démonstrateur GNV Vehgan

8

enjeux importants. De ce point devue, la flexibilité de la chaîne deprocédés vis-à-vis des charges àtraiter constituera un atout majeur.

L'IFP travaille en particulier sur lapossibilité de traiter, dans une mêmeinstallation de type BtL, à la fois des charges d'origine végétale et des charges fossiles ; on parle decoprocessing (filière B-XtL). C'est l'objet d'un projet collaboratifréunissant des industriels et descentres de recherche, qui ambitionnede mettre au point une licence deprocédés pour une valorisation, parvoie thermochimique, de biomassed’origine lignocellulosique et decharges fossiles en vue de l’obtentionde biogazole et de biokérosène. Leprocédé prendra en compte l’ensemblede la chaîne de gazéification de labiomasse : séchage et broyage de labiomasse, torréfaction, gazéification,train d’épuration des gaz, synthèse FT.

Conversion biotechnologique de la biomasse

Éthanol lignocellulosique

La lignocellulose, principal constituantdes parties non alimentaires desvégétaux, consiste en un assemblagecomplexe de deux polymères desucres, la cellulose et l'hémicellulose,et d'un polymère essentiellementcomposé de motifs aromatiques : lalignine. La principale difficulté pourtransformer cette matière premièreest de rendre les sucres fermen-tescibles sans dégradation excessive.

Les travaux de l'IFP visent à résoudrecette problématique et à développerde nouveaux procédés pour chacunedes étapes de la filière éthanollignocellulosique :

le conditionnement de la biomasseen poudre pour en augmenter laréactivité,

cas, les propriétés de la fractionliquide peuvent être améliorées par des traitements sous pressiond'hydrogène,la voie indirecte Biomass to Liquid(BtL) est un enchaînement d'étapesunitaires : gazéification de labiomasse, purification du gaz de synthèse produit, synthèseFischer-Tropsch (FT) et hydroiso-mérisation pour produire deshydrocarbures. Pour ces différentesétapes, les technologies existentmais elles présentent des degrésde maturité inégaux et ne sontutilisées en général que pour traiterdes charges fossiles. Il faut donc,d'une part, les adapter à la biomasseet d'autre part, lever les verroustechnologiques existants pourqu'elles atteignent l'échelleindustrielle. Cette voie BtL exige,pour des raisons de rentabilité, des unités de grande taille dontl'approvisionnement est un des

L’IFP s’est doté sur son site de Lyon d’un pilote de torréfactionde la biomasse de grande capacité. Il permet de torréfierjusqu’à 20 kg de bois par batch, un équipement rare en France.

VF5:A4 20/01/10 17:02 Page 8

Page 9: Les carburants alternatifs pour les transports...encore sur le post-traitement. Ces développements passent par la réalisation de démonstrateurs véhicules : démonstrateur GNV Vehgan

9

le prétraitement pour libérer lessucres complexes, l'hydrolyse enzymatique pourtransformer les sucres complexesen sucres simples facilementfermentescibles, la fermentation par micro-organisme(levures) pour transformer lessucres simples en éthanol,la séparation, via une premièreétape de distillation et une étapefinale de déshydratation, pouratteindre les spécifications depureté requises de l'éthanol en usage biocarburant.

L'économie de ces procédés reposesur l'optimisation des conditionsopératoires de l'ensemble de cesétapes, et en particulier, pour l'étaped'hydrolyse, sur une augmentation de l'activité et la baisse des coûts de production des enzymes. Lavalorisation des coproduits est aussiprise en compte avec, par exemple,l'utilisation des sucres non fermen-tescibles comme source de carbonepour la production d'enzymes et la combustion de la lignine pourproduire de l'énergie. Ces travauxsont en particulier menés par l'IFPdans les projets Nile et Futurol.

Projet européen Nile

Le projet européen Nile (NewImprovements for LignocellulosicEthanol), coordonné par l'IFP, vise à développer un procédé de production d'éthanol à partir de biomasse lignocellulosique, et en particulier de paille de blé et d'épicéa. Rassemblant 22 parte-naires, ce projet a déjà permis lamise en forme de la biomasse(granules), la mise au point denouveaux mélanges enzymatiques

dégradant la cellulose (à l'aide de puces à ADN) et de souches de levure modifiées capables deconvertir les sucres à cinq atomesde carbone en éthanol. Cesnouvelles technologies sont àl'heure actuelle testées dans uneinstallation pilote située en Suède,afin de les valider et d'obtenir les données nécessaires à uneévaluation technico-économique et environnementale du procédé.

Puce à ADN. Chaque point de couleur correspond à l’expression d'un gène.

Laboratoire de biotechnologies à l’IFP où sont menés les travaux sur la transformationde la biomasse cellulosique en biocarburants.

VF5:A4 20/01/10 17:02 Page 9

Page 10: Les carburants alternatifs pour les transports...encore sur le post-traitement. Ces développements passent par la réalisation de démonstrateurs véhicules : démonstrateur GNV Vehgan

10

Biobutanol

Certaines propriétés du butanol —pouvoir calorifique supérieur, tensionde vapeur plus faible et moindremiscibilité à l'eau — le rendent plusintéressant que l'éthanol pour uneincorporation dans les essences.

Depuis quelques années, le butanolsynthétisé par voie biologique connaîtun fort regain d'intérêt car il peut être obtenu à partir de biomasse, y compris lignocellulosique. Le procédé suit les mêmes étapesque celles destinées à la productiond'éthanol cellulosique. En revanche,le rendement et la productivité de la fermentation sont plus faibles et le coût de la distillation beaucoupplus élevé.

En outre, certains sucres contenusdans les hémicelluloses peuvent êtretransformés en butanol. Ce dernieraspect est étudié par l'IFP dans lecadre du projet européen Biosynergy,qui recherche les meilleures valori-sations possibles des coproduits,s'inscrivant ainsi dans un concept de bioraffinerie.

Futurol

Le projet Futurol a pour objectif le développement et la commer-cialisation d’un procédé completde production de bioéthanol dedeuxième génération à partir de plantes entières (biomasselignocellulosique). Labellisé par le pôle de compétitivité Industrieset Agro-Ressources et financé par Oseo, Futurol est porté par le consortium Procethol 2G quirassemble Agro-industrieRecherches et Développements, la Confédération générale desbetteraviers, Champagne Céréales,le Crédit Agricole du Nord-Est,l’IFP, l’Institut national de larecherche agronomique, Lesaffre,l’Office national des forêts, Tereos,Total et Unigrains.

La particularité de ce projet est de développer un procédé capable

de traiter une grande variété dematières premières en fonction de la zone géographique où il sera mis en œuvre. Il vise la misesur le marché d’un procédé, de technologies et de produits(enzymes et levures) optimisés surle plan de l’efficacité énergétique,permettant de produire dubioéthanol à un prix compétitif et dans une logique de dévelop-pement durable.

L’IFP est l’un des acteurs majeursdu projet Futurol. Il apporte sesconnaissances et son expériencepour l’évaluation de la ressourcedisponible (gisements et accès), le prétraitement, l’hydrolyseenzymatique et la productiond’enzymes, et le développementde procédés industriels.

Au sein du projet Futurol, l’IFP mène des recherches sur le prétraitement de la biomasse et étudie différentes options

afin d’identifier la plus prometteuse.

VF5:A4 20/01/10 17:02 Page 10

Page 11: Les carburants alternatifs pour les transports...encore sur le post-traitement. Ces développements passent par la réalisation de démonstrateurs véhicules : démonstrateur GNV Vehgan

Le potentiel des huiles algales

Certaines microalgues sont capablesde synthétiser des lipides ou deshydrocarbures à partir du CO2 avecune productivité potentiellementsupérieure à celle des productionsoléagineuses terrestres. Ce sont des“usines chimiques” utilisant l'énergiesolaire, dont la maîtrise et l'amélio-ration du potentiel nécessite, au-delà de la sélection biologique et de l'étude des cultures, uneoptimisation des étapes de séparationet de transformation des huiles ethydrocarbures. L'IFP participe à destravaux d'analyse de cycle de vie et d'évaluation des impacts environ-nementaux de cette filière en devenir.

Hydrogène

L'IFP développe des procédés ettechnologies de productiond'hydrogène pour des applications et des échelles très différentes :

des systèmes de productioncentralisée d'hydrogène etd'électricité, en grande capacitéavec captage du CO2 (procédéHyGenSys™), pour l'approvision-

nement en hydrogène des secteursdu raffinage et de la chimie et,dans le futur, en carburant,

des systèmes de productiondécentralisée à partir de matièrepremière liquide (par exemplebioéthanol) pour les besoinsindustriels de la sidérurgie, laverrerie, l'agroalimentaire oul'électronique, voire, à plus longterme, pour les futures stations-service à hydrogène.

Le procédé HyGenSys™ développépar l'IFP met en œuvre la réaction de vaporeformage du gaz natureldans un réacteur-échangeurcompact chauffé par convection avec des gaz chauds en pressionsortant d'une turbine à gaz. Cenouveau concept permet une forteintégration thermique et conduit à des rendements élevés, tout enfacilitant le captage du CO2.

11

La compatibilité des matériaux automobiles avec les carburantsalternatifs

L’IFP participe à de nombreuses études sur la compatibilité des matériaux polymères pourl’automobile avec les carburants alternatifs, enparticulier les biocarburants. Menés en collaborationavec les industriels, ces travaux visent à améliorer la connaissance de l'agressivité de ces carburants,des effets des températures élevées et de ladurabilité des matériaux (vieillissement et corrosion).Ils veillent aussi à garantir le respect desréglementations limitant les émissions de composésorganiques volatiles.Dans le cas particulier de l’hydrogène, l’IFP mènedes études sur les matériaux pour les réseaux dedistribution dans le cadre des projets Naturalhy(projet européen) et Polythube (projet ANR).

Installation permettant de mesurer la perméabilité aux gaz de tubes polymères(hydrogène, mélange méthane/hydrogène).

VF5:A4 20/01/10 17:07 Page 11

Page 12: Les carburants alternatifs pour les transports...encore sur le post-traitement. Ces développements passent par la réalisation de démonstrateurs véhicules : démonstrateur GNV Vehgan

1212

Électrification des véhicules

L'électrification du véhicule selondifférents modes — hybride simple,hybride plug-in, c'est-à-direconnectable au réseau électriquepour une recharge des batteries, ouvéhicule entièrement électrique —permet de réduire les émissions de CO2, à condition d'utiliser del'électricité produite à partir d'uneressource renouvelable ou nucléaire.D'importants progrès restentnécessaires au niveau du stockagede l'électricité pour diminuer le poids et le volume des batteriesembarquées et réduire leur coût. Ces solutions présentent l'avantagede s'intégrer, moyennant desinvestissements, à un système de production et de distributionélectrique déjà largement existant.

Les travaux réalisés par l'IFP portenten particulier sur la conception de moteurs thermiques dédiés, surle stockage de l’énergie électrique,sur le contrôle/commande du groupemotopropulseur et sur l’optimisationde la gestion de l’énergie à bord.

Les domaines d’excellence de l’IFPinterviennent tout au long de la chaîne de conception du groupe motopropulseur.L’effort de R&D est particulièrement intensedans le domaine de l’hybridation des véhiculeset de la mise en œuvre de carburantsalternatifs.

Le banc transitoire HIL (Hardware in the Loop) permet d’accélérer les phases de conception et de développement des systèmes de motorisation hybrides par l’apport d’un environnementvirtuel.

VF5:A4 20/01/10 17:02 Page 12

Page 13: Les carburants alternatifs pour les transports...encore sur le post-traitement. Ces développements passent par la réalisation de démonstrateurs véhicules : démonstrateur GNV Vehgan

13L'IFP : un savoir-faire au service de l'innovation

L’innovation nécessite une étapeindispensable d'expérimen-tation dans le processus qui

conduit à l'industrialisation : l'IFPconçoit, développe et met en œuvreen permanence des équipementspermettant l'expérimentation, en s'appuyant sur ses compétencesen chimie, physique, mathématiques,mécanique, automatique, etc.Chaque année, de nouveauxéquipements sont développés afind'accompagner, en particulier, la recherche dans le domaine descarburants alternatifs.

Pour mener à bien ces travaux, l'IFP fait appel à des compétencesscientifiques pluridisciplinaires dansdifférents domaines :

la catalyse : chimie, synthèseorganique, synthèse minérale,catalyse homogène, catalysehétérogène et techniques deséparation,

le génie des procédés : études de procédés, optimisation etsimulation des procédésindustriels, unités pilotes (120 unités semi-industrielles en fonctionnement sur le sited'IFP-Lyon), génie chimique ethydrodynamique des réacteurscatalytiques, génie thermique etgénie catalytique,l'analyse : sciences séparatives et analytiques, identificationmoléculaire, caractérisationphysico-chimique des solides,la chimie : chimie et physico-chimie des fluides complexes etdes matériaux, biotechnologie,thermodynamique et modélisationmoléculaire,l'économie : macroéconomie,microéconomie et économétrie,évaluations technico-économiqueet environnementale des systèmesénergétiques et des technologies de transport.

L’IFP dispose d’une grande diversité d’équipements et de moyens d’essais ;

parmi eux, des unités pilotes sont destinées à tester, avant leur extrapolation industrielle,

les procédés permettant de produire carburants et biocarburants.

L’IFP fait appel à des compétencesscientifiques pluridisciplinaires dans différentsdomaines : de la catalyse à l’économie, enpassant par le génie des procédés, l’analyseet la chimie.

VF5:A4 20/01/10 17:02 Page 13

Page 14: Les carburants alternatifs pour les transports...encore sur le post-traitement. Ces développements passent par la réalisation de démonstrateurs véhicules : démonstrateur GNV Vehgan

technologique européenne sur lesbiocarburants (European BiofuelsTechnology Platform) qui représente,auprès de la Commission et desÉtats membres, le secteur industrieldes biocarburants.

De la recherche à l'industrie

La société Axens, filiale de l'IFP,commercialise depuis 2003 leprocédé Esterfip-H™ de productionde biodiesel à partir d'huilesvégétales par catalyse hétérogènedéveloppé à l'IFP. Esterfip-H™permet d'améliorer sensiblement les performances environnementalespar rapport aux procédéstraditionnels faisant appel à lacatalyse homogène. Avec plusieursunités construites dans le monde(États-Unis, France, Malaisie, Suède),la mise en œuvre d'Esterfip-H™constitue une première mondiale.

La mise sur le marché par Axens de la technologie Fischer-Tropschdéveloppée par l'IFP avec le pétrolierENI constitue, par ailleurs, une cartemaîtresse pour le développementd'une filière biocarburant dedeuxième génération, peu de sociétésmaîtrisant cette technologie dans le monde.

Un acteur français et européen

Pour conduire ses travaux, l'IFPs'appuie sur de nombreusescoopérations nationales, au traversnotamment des programmes del'Agence nationale de la recherche(ANR), des projets des pôles decompétitivité comme Axelera etMov'eo, et des projets financés par lefonds démonstrateurs recherche del'ADEME ou Oseo. L'IFP est membredu projet Futurol, qui fédère lesacteurs clés de la future filièred'éthanol lignocellulosique française,et est impliqué dans un projetcollaboratif visant à développer lafuture filière de biodiesel dedeuxième génération par voiethermochimique.

L'IFP est aussi fortement engagédans la recherche européenne dansle domaine des carburantsalternatifs. Il est notammentimpliqué dans la plate-forme

14

L'IFP, acteur fédérateur de la R&D dans le domaine des carburants alternatifs

Acteur fédérateur de la recherchefrançaise et européenne dans

le domaine des carburants alternatifs,l’IFP participe à de nombreux projets

menés en partenariat étroit avec les industriels du secteur.

VF5:A4 20/01/10 17:02 Page 14

Page 15: Les carburants alternatifs pour les transports...encore sur le post-traitement. Ces développements passent par la réalisation de démonstrateurs véhicules : démonstrateur GNV Vehgan

VF5:A4 20/01/10 17:18 Page 15

Page 16: Les carburants alternatifs pour les transports...encore sur le post-traitement. Ces développements passent par la réalisation de démonstrateurs véhicules : démonstrateur GNV Vehgan

IFP (Siège social)1 et 4, avenue de Bois-Préau – 92852 Rueil-Malmaison Cedex – FranceTél. : +33 1 47 52 60 00 – Fax : +33 1 47 52 70 00

[email protected]

IFP - Centre de résultats Raffinage-Pétrochimie1 et 4, avenue de Bois-Préau – 92852 Rueil-Malmaison Cedex – FranceTél : +33 1 47 52 67 29 – Fax : +33 1 47 52 70 71

Centre de résultats Raffinage-Pétrochimie

Dans le domaine du raffinage et de la pétrochimie, l'IFP a pour objectif de mettre au point de nouveauxprocédés plus économes, plus propres et sûrs pour la production des combustibles, des carburants et de bases pétrochimiques à partir de toutes les sources de carbone disponibles (pétrole, gaz, charbon etbiomasse). Pour les carburants, il s'agit non seulement d'apporter des solutions innovantes pour le moyenterme — carburants exempts de soufre, plus riches en hydrogène et comportant une fraction significative de composants d'origine non fossile — mais aussi de préparer la transition vers l'utilisation de l'hydrogène.

Les programmes de recherche sont ainsi centrés sur :la conversion des bruts lourds, des résidus et distillats, la production de carburants et biocarburants,la production de bases pétrochimiques,la production d'hydrogène.

IFP-LyonRond-point de l’échangeur de Solaize – BP 3 – 69360 Solaize – FranceTél. : +33 4 78 02 20 20

www.ifp.fr

Dir

ectio

n de

la C

omm

unic

atio

n -

1010

01 -

Pho

tos

: © IF

P, E

squi

f, Sé

bast

ien

God

efro

y, A

xens

, Eni

, Fré

déri

c C

irou

/Pho

toA

lto,

Ale

xis

Ché

zièr

e,

Pat

rick

Che

vrol

at/P

hoto

Fra

nce,

Nic

olas

Rod

et, C

orni

ng, M

arie

-Pie

rre

Tric

ard/

MQ

PC

R, A

M S

tock

Nat

ure,

Cha

rbon

nage

s de

Fra

nce,

Toy

ota,

X.

Doc

umen

t im

prim

é su

r pa

pier

cer

tifié

100

% F

SC p

artie

llem

ent r

ecyc

lé, d

ans

une

impr

imer

ie la

belli

sée

Impr

im’V

ert-

Esq

uif C

omm

unic

atio

n

VF5:A4 20/01/10 17:01 Page 1