Essence (carburant) : définition, composition et indice d'octane
Essence (carburant) : définition, composition chimique, rôle de l'indice d'octane et conseils pour choisir entre ordinaire et premium pour protéger votre moteur.
L'essence /ɛsɑ̃s/ est un liquide inflammable et toxique utilisé principalement comme carburant dans les moteurs à combustion interne. Elle n'est pas synonyme de pétrole /petʁɔl/ : le pétrole (ou huile brute) est une matière première extraite du sous-sol, tandis que l'essence est l'un des produits raffinés obtenus à partir du pétrole par distillation et par des procédés de conversion et de mélange. La production d'essence implique le fractionnement du pétrole dans une colonne de distillation, puis des opérations de craquage, reformage, isomérisation et enfin le mélange des fractions et l'ajout d'additifs pour obtenir les caractéristiques souhaitées. Ces étapes requièrent des installations industrielles et de l'énergie, ce qui explique en partie le coût final du carburant.
Composition
L'essence est une mélange complexe d'hydrocarbures et d'additifs. Les hydrocarbures présents vont généralement des C4 aux C12 et comprennent :
- des alcanes (paraffines) linéaires et ramifiés ;
- des cycloalcanes (naphtènes) ;
- des hydrocarbures aromatiques (par ex. benzène, toluène, xylènes) ;
- des traces d'oléfines selon les procédés de raffinage.
Parmi les composants, l'octane (C8H18) est l'un des nombreux constituants possibles mais l'essence n'est pas "principalement composée d'octane" : elle contient un mélange d'espèces chimiques. Des additifs sont incorporés pour améliorer la combustion, limiter les dépôts, réduire la corrosion, stabiliser le carburant et prévenir l'oxydation. Depuis la fin du XXe siècle, l'essence sans plomb a remplacé l'essence plombée ; aujourd'hui on ajoute aussi souvent de l'éthanol (voir section sur les carburants oxygénés).
Indice d'octane et cliquetis
L'indice d'octane est une mesure de la résistance d'un carburant à l'auto-inflammation prématurée (cliquetis) dans un moteur. Il est déterminé par comparaison avec des mélanges standards de n-heptane (indice 0, très prone au cliquetis) et d'iso-octane (2,2,4-triméthylpentane, indice 100, très résistant au cliquetis).
Il existe plusieurs façons de mesurer cet indice :
- RON (Research Octane Number) — mesuré dans des conditions de laboratoire moins sévères ; très utilisé en Europe et indiqué sur les pompes (ex. 95, 98 RON) ;
- MON (Motor Octane Number) — mesuré dans des conditions plus sévères (température et vitesse plus élevées) ;
- Aux États-Unis, on indique souvent l'AKI (Anti-Knock Index) qui est la moyenne (RON+MON)/2 et se traduit par des chiffres comme 87, 89, 91–93 selon les stations.
Un indice d'octane plus élevé signifie une meilleure résistance au cliquetis et permet d'utiliser des moteurs à taux de compression plus élevés ou des modes de combustion plus poussés, ce qui peut améliorer le rendement. Le choix du carburant doit suivre les recommandations du constructeur : utiliser un carburant d'indice insuffisant peut provoquer du cliquetis et endommager le moteur, tandis qu'utiliser systématiquement un carburant d'indice supérieur n'apporte souvent pas d'avantage significatif si le moteur n'est pas conçu pour cela.
Types d'essence et mélanges oxygénés
Sur les stations-service, on trouve couramment plusieurs qualités d'essence proposées à différents prix — en Amérique du Nord il s'agit souvent de 87 (ordinaire), 89 (midgrade), 91–93 (premium) en AKI ; en Europe les repères usuels sont 95 et 98 RON. Par ailleurs :
- Ethanol : de nombreuses essences contiennent une proportion d'éthanol (E5 = 5 % d'éthanol, E10 = 10 %, E85 = 85 % pour véhicules flex-fuel) ;
- Carburants sans plomb : le plomb tétraéthyle a été progressivement supprimé à cause de sa toxicité ; les carburants actuels sont sans plomb et utilisent d'autres additifs anti-cliquetis ;
- Carburants dits "premium" : formulation avec indice d'octane plus élevé et plus d'additifs detergents pour certains moteurs modernes et pour réduire les dépôts dans les injecteurs et sur les soupapes.
Production et raffinage
La production d'essence commence par la distillation du pétrole brut en différentes fractions (gazole, kérosène, essence de base, etc.). Pour augmenter le rendement en essence et améliorer sa qualité, les raffineries utilisent des procédés comme le craquage catalytique, le reformage catalytique et l'isomérisation ; ces procédés transforment des molécules lourdes en molécules plus légères et plus adaptées aux moteurs. Enfin, on procède au mélange avec des composants aptes à atteindre l'indice d'octane cible et à l'ajout d'additifs (détergents, anticorrosion, antioxydants).
Santé, environnement et sécurité
La combustion d'essence produit du dioxyde de carbone (CO2), un gaz à effet de serre, ainsi que d'autres polluants : monoxyde de carbone (CO), oxydes d'azote (NOx), hydrocarbures imbrûlés et particules. Certaines molécules aromatiques (comme le benzène) sont toxiques et cancérigènes à long terme. C'est pourquoi la réglementation limite leur teneur et contrôle la qualité des carburants.
Sur le plan sécurité, l'essence est hautement inflammable et ses vapeurs peuvent former des mélanges explosifs avec l'air. Elle est aussi toxique par inhalation et par contact prolongé avec la peau. Le stockage et le transport obéissent à des normes strictes pour prévenir les fuites, les incendies et la pollution des sols et des eaux.
Alternatives et tendances
Pour réduire les émissions et la dépendance aux carburants fossiles, plusieurs pistes sont développées :
- augmentation des carburants à base d'éthanol d'origine agricole ou cellulosique ;
- carburants synthétiques (e‑carburants) produits à partir d'hydrogène et de CO2 capté ;
- véhicules électriques et hybrides qui réduisent ou suppriment l'usage d'essence ;
- améliorations continues des moteurs pour réduire la consommation et les émissions.
En résumé, l'essence est un mélange raffiné d'hydrocarbures utilisé comme carburant automobile, caractérisé par son indice d'octane et par une composition variable selon les procédés de raffinage et les additifs. Son usage soulève des questions techniques (compatibilité moteur), économiques (prix et raffinage) et environnementales (émissions, pollution), ce qui pousse à des évolutions vers des carburants plus propres et des technologies alternatives.
Un conteneur d'essence
Une station-service à Hiroshima, au Japon
Utilise
L'essence est le plus souvent utilisée dans des véhicules comme les voitures, les fourgonnettes, etc. L'essence peut être utilisée dans une grande variété d'autres choses que nous utilisons tous les jours, comme les tondeuses à gazon, les souffleuses à feuilles et les moteurs de petits bateaux. Certains gros véhicules, comme les camions ou les bateaux, peuvent utiliser du diesel au lieu de l'essence.
Dangers
L'essence est très dangereuse. Elle peut exploser lorsqu'une étincelle électrique l'allume. Elle est également nocive si un être humain en boit ou si elle entre en contact avec la peau. Elle nuit à l'environnement et à la santé humaine en créant des gaz toxiques tels que le monoxyde de carbone. Si un moteur à essence est utilisé à l'intérieur ou dans un espace fermé, le monoxyde de carbone peut causer la mort en quelques minutes. De nombreuses personnes meurent chaque année après avoir utilisé un générateur à essence à l'intérieur ou laissé un véhicule en marche dans un garage. Les voitures électriques telles que la Nissan Leaf n'utilisent pas d'essence, ne produisent pas de monoxyde de carbone, sont meilleures pour l'environnement et peuvent être laissées en marche dans un garage en toute sécurité.
Utilisation et tarification
Les États-Unis représentent environ 44 % de la consommation mondiale d'essence. En 2003, les États-Unis ont consommé 476 474 gigalitres (1,25871×1011 US gal ; 1,04810×1011 imp gal), ce qui équivaut à 1,3 gigalitre d'essence par jour (environ 360 millions de gallons américains ou 300 millions de gallons impériaux). Les États-Unis ont consommé environ 510 milliards de litres d'essence en 2006, dont 5,6 % d'essence de qualité moyenne et 9,5 % d'essence de qualité supérieure.
Les pays occidentaux ont l'un des taux d'utilisation par personne les plus élevés. []
Europe
Contrairement aux États-Unis, les pays européens imposent des taxes importantes sur les carburants tels que l'essence. Par exemple, le prix de l'essence en Europe est plus de deux fois supérieur à celui des États-Unis.
| Prix à la pompe (en euros/litre) 2004 à 2011 de l'essence sans plomb à 95 octanes dans certains pays européens. Pour convertir les prix en Euro/litre en US$/gal, multipliez par 5,7 (en supposant que 1,5 US$ = 1 Euro). | |||||||
| Pays | Déc. 2004 | Mai 2005 | Juillet 2007 | Avril 2008 | Janvier 2009 | Mar 2010 | Février 2011 |
| Allemagne | 1.19 | 1.18 | 1.37 | 1.43 | 1.09 | 1.35 | 1.50 |
| France | 1.05 | 1.15 | 1.31 | 1.38 | 1.07 | 1.35 | 1.53 |
| Italie | 1.10 | 1.23 | 1.35 | 1.39 | 1.10 | 1.34 | 1.46 |
| Pays-Bas | 1.26 | 1.33 | 1.51 | 1.56 | 1.25 | 1.54 | 1.66 |
| Pologne | 0.80 | 0.92 | 1.15 | 1.23 | 0.82 | 1.12 | 1.26 |
| Suisse | 0.92 | 0.98 | 1.06 | 1.14 | 0.88 | 1.12 | 1.29 |
| Hongrie | 1.00 | 1.01 | 1.13 | 1.13 | 0.86 | 1.22 | 1.32 |
États-Unis
En raison des faibles taxes sur les carburants, le prix de détail de l'essence aux États-Unis est soumis à des variations plus importantes (qu'en dehors des États-Unis) lorsqu'il est calculé en pourcentage du coût par unité. De 1998 à 2004, le prix de l'essence se situait entre 1 et 2 dollars américains par gallon. Après 2004, le prix a augmenté jusqu'à ce que le prix moyen de l'essence atteigne un sommet de 4,11 dollars le gallon américain à la mi-2008, puis a chuté d'environ 2,60 dollars le gallon américain à partir de septembre 2009. Récemment, les États-Unis ont connu une hausse du prix du gaz de 13,51 % entre le 31 janvier et le 7 mars 2011.
La plupart des biens de consommation affichent des prix hors taxes ; les taxes sont ajoutées sur la base d'un pourcentage du prix d'achat. En raison des pompes à essence primitives des années 1920, les prix de l'essence aux États-Unis sont affichés taxes comprises et les taxes sont fixées en cents par gallon. Les taxes sont ajoutées par les autorités fédérales, étatiques et locales. En 2009, la taxe fédérale est de 18,4 cents le gallon pour l'essence et de 24,4 cents le gallon pour le diesel (à l'exception du diesel rouge). Parmi les États, les taux de taxation de l'essence les plus élevés, en janvier 2011, sont ceux de la Californie (47,7 ¢/gal), de New York (47,3 ¢/gal), d'Hawaï (45,8 ¢/gal) et du Connecticut (45,2 ¢/gal). Le gouvernement fédéral et de nombreux États n'augmentent pas leurs taxes sur l'essence au fil du temps en fonction de l'inflation. Cependant, certains États appliquent également une taxe de vente en pourcentage et dont le montant varie en fonction du coût de l'essence.
Environ 9 % de toute l'essence vendue aux États-Unis en mai 2009 était de qualité supérieure, selon l'Energy Information Administration. Certains constructeurs automobiles "recommandent" l'essence super, mais ont des moteurs contrôlés par ordinateur qui ajustent le calage pour éviter les chocs. Ainsi, la plupart des voitures peuvent consommer de l'essence ordinaire, mais avec des performances légèrement réduites. Selon l'Associated Press, l'essence super - qui a un indice d'octane plus élevé et coûte plusieurs cents le gallon de plus que l'essence ordinaire sans plomb - ne doit être utilisée que si le constructeur l'exige.
Pour réduire l'utilisation de pétrole importé, les États-Unis utilisent des mélanges d'éthanol/essence Gasohol (10 % d'éthanol) et E85 (85 % d'éthanol).
Brésil
Le Brésil possède la plus grande industrie nationale de l'éthanol carburant. L'essence vendue au Brésil contient au moins 25 % d'éthanol anhydre. L'éthanol anhydre (environ 95% d'éthanol et 5% d'eau) peut être utilisé comme carburant dans plus de 90% des nouvelles voitures vendues dans le pays. L'éthanol brésilien est produit à partir de la canne à sucre et est réputé pour sa forte séquestration du carbone.
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce que l'essence ?
R : L'essence est un liquide toxique et transparent qui est surtout utilisé comme carburant dans les moteurs à combustion interne. Elle est fabriquée en faisant bouillir du pétrole, un combustible fossile.
Q : Comment l'essence est-elle fabriquée ?
R : L'essence est fabriquée par un processus de distillation au cours duquel le pétrole est chauffé à une température très élevée et se sépare ensuite en ses composants, dont l'un est l'essence.
Q : Quels sont les principaux composants de l'essence ?
R : Le principal composant de l'essence est l'octane (C8H18), qui est un hydrocarbure.
Q : Où peut-on acheter de l'essence ?
R : Vous pouvez acheter de l'essence dans les stations-service ou les stations d'essence.
Q : Quelles sont les différentes qualités d'essence ?
R : L'essence est classée en fonction de son indice d'octane, qui mesure sa capacité de combustion. La plupart des moteurs de voiture peuvent brûler de l'essence "ordinaire" avec un indice d'octane de 87, tandis que les moteurs de précision exigent ou préfèrent l'essence "super" avec un indice d'octane de 93. La plupart des stations-service proposent trois mélanges différents avec trois indices d'octane et trois prix distincts.
Q : La composition exacte de l'essence de chaque marque est-elle la même dans toutes les stations-service ?
R : Non, la composition de chaque marque peut être légèrement différente en fonction des additifs qu'elle inclut afin de brûler correctement dans les moteurs à combustion interne à haute compression.
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