VOSA

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Contexte

Le 14 juillet 2021, la commission européenne a adopté un ensemble de propositions volontaires et ambitieuses afin d’adapter la politique de l’Union notamment dans le domaine du climat, de l’Energie de l’agriculture et du transport afin de réduire ses émissions nettes de gaz à effet de serre de 55% d’ici 2030 par rapport aux émissions de 1990 et d’atteindre la neutralité climatique d’ici 2050.

Cette feuille de route nommée « FIT for 55 » envisage de réduire les émissions moyennes de gaz à effet de serres des véhicules particulières et des véhicules utilitaires légers de 55% à partir de 2030 et de 100% à partir de 2035 par rapport aux niveaux de 2021 mais a également de réduire les émissions de CO2 dans le domaine du transport routier et maritime.

Dans ce contexte, les carburants synthétiques de type eFuels et ammoniac, intégrants de l’hydrogène vert dans leurs process d’élaboration, vont prendre une place importante dans la mobilité lourde. La modification à la marge des motorisations est donc un enjeu afin de maitriser les coûts d’investissement (CAPEX) et coût d’exploitation (OPEX) et passe donc par l’élaboration de nouveaux additifs carburants ou de nouveaux usages pour les additifs existants permettant d’adapter les nouveaux carburants aux motorisations existantes.

L’union européenne a identifié un certain nombre de carburants permettant de réduire sensiblement les émissions de CO2. Les HVO (Hydrogenated Vegetable Oil), Ammoniac et Méthanol font partis en autres des carburants identifiés dont le potentiel de réduction du CO2, dans une analyse Well-to-Wheel, est prometteur. Cependant les propriétés physico-chimiques de ces carburants peuvent être assez éloignées des spécificités requises pour les rendre compatibles avec les motorisations existantes et futures. Ainsi des additifs doivent être formulés afin d’affiner leurs propriétés d’inflammation et de lubrification notamment dans des conditions de laboratoires puis proches de celle rencontrées dans des applications industrielles.

Objectifs

Le projet VOSA (Very One Specific Additives) a pour ambition de développer de nouveaux usages aux additifs existants et d’en développer de nouveaux. En particulier leurs impacts sur les carburants HVO (Hydrogenated Vegetable Oil), Ammoniac et Méthanol seront étudiés.

Pour cela des expériences du laboratoire PRISME (machine à compression rapide pour déterminer les délais d’inflammation, enceintes haute pression et haute température pour étudier l’inflammation de sprays et leurs combustions) seront utilisés afin de valider l’impact des additifs sur les effets promoteurs ou inhibiteurs de l’inflammation des mélanges air-carburants et de comprendre l’interaction chimique des additifs sur l’oxydation des carburants.

Enfin des tests sur bancs moteurs de types industriels (poids lourds, etc..) permettront de vérifier les effets des additifs sur la combustion et sur les émissions polluantes.

Partenaires

Le projet VOSA s’inscrit dans la continuité d’un premier contrat de collaboration dont l’objectif était d’étudier l’impact physico-chimique du 2-NEH (nitrate de 2-éthylhexyle), promoteur de cétane, sur l’oxydation du gasoil dans un moteur monocylindre de recherche à allumage par compression.

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Déroulement

Le projet sera réalisé à l’Université d’Orleans pour une durée de 24 mois à partir du 1^er janvier 2022. Les moyens expérimentaux non disponibles dans la société VeryOne seront mis à disposition dans le laboratoire PRISME. Un suivi du service R&D de VeryOne sera assuré en distanciel et des réunions sur le site industriel seront programmées périodiquement.

Durant le projet VOSA, VeryOne synthétisera et caractérisera des additifs de hautes valeurs ajoutées.

Le laboratoire PRISME mettra à disposition des expériences uniques permettant de caractériser l’inflammation de mélange air-carburant-additifs dans des conditions homogènes et dans des conditions représentatives des moteurs à allumage par compression tels que les moteurs de poids lourds ou maritime. Notamment une machine à compression rapide permettra de mesurer l’auto inflammation du mélange et de comparer ces délais avec le résultat de simulation de cinétique chimique. Une enceinte haute pression et haute température (60 bars et 900K) sera également utilisé afin d’étudier d’inflammation de spray. Cette inflammation proche de celle rencontrée dans les moteurs, sera comparée à celle obtenue dans une machine normalisée pour la mesure de l’indice de Cétane (CID510). La particularité du dispositif expérimental à PRISME est que les conditions opératoires sont beaucoup plus représentatives du fonctionnement des moteurs modernes que la machine normalisée et que de large accès optique permettront de réaliser des diagnostics optiques afin de caractériser la formation des polluants in-situ et les paramètres de combustion. Enfin un monocylindre Volvo de type poids -lourds permettra de confirmer les effets des additifs dans des conditions réels de fonctionnement.

Résultats Attendus

Ce projet permettra d’étendre le cadre de l’étude précédente aux carburants permettant de répondre aux enjeux Européens et internationaux de décarbonation du transport  routier et maritime. Il adressera plus particulièrement les points suivants :

• Réaliser et analyser les tests nécessaires à la compréhension de la combustion et des émissions de différents carburants sur monocylindre incluant des essais spécifiques permettant de mettre en exergue les performances attribuées aux carburants et aux additifs.
• Adapter et mettre au point des conditions opératoires afin de rendre les résultats lisibles par l’ensemble des communautés moteur y compris moteur poids lourds, off-road et marins de type moteur à 2 temps
• Adapter des formulations, dosages et synthèse d’additifs aux carburants afin d’obtenir des performances moteurs optimisées, ou améliorées dans un contexte de carburant en pleine évolution (e-carburants, carburants renouvelables).

Valorisation

L’étude est en parfaite adéquation avec les objectifs visant à soutenir la transition vers des technologies à faibles émissions de carbone puisqu’elle vise à formuler des additifs afin d’adapter des carburant faible émetteur de CO2 et donc participer activement à la décarbonation du transport routier et maritime.

Elle vise également à maintenir l’emploi sur le territoire national grâce à une diversification de l’offre de produit de la société VeryOne.

Contact : Fabrice FOUCHER ⇒ fabrice.foucher@univ-orleans.fr