La transition vers des carburants durables pour les avions commerciaux représente un défi technique et économique. En effet, les combustibles issus de sources non pétrolières présentent des lacunes en termes de composition chimique, notamment en hydrocarbures aromatiques, nécessaires pour maintenir les systèmes de carburant en bon état de fonctionnement. Une récente étude menée par le Centre de technologie durable de l’Illinois propose une solution innovante pour surmonter ces obstacles.
Une méthode a été mise en place pour produire de l’éthylbenzène de manière rentable à partir de polystyrène, un plastique dur omniprésent dans les produits de consommation. Cette substance, utilisée comme additif, améliore les caractéristiques fonctionnelles des carburants d’aviation durables.
Les combustibles dérivés de graisses, d’huiles, de gras de déchets, de biomasse végétale ou d’autres sources non pétrolières manquent de niveaux suffisants d’hydrocarbures aromatiques. Ces composants sont essentiels pour lubrifier les parties mécaniques et gonfler les joints qui empêchent les fuites, a expliqué Hong Lu, scientifique de recherche au Centre de Technologie Durable de l’Illinois, qui a dirigé cette recherche. Le centre fait partie de l’Institut de Recherche Prairie à l’Université de l’Illinois Urbana-Champaign.
La Conversion des Déchets en Ressources Utiles
L’éthylbenzène, bien que naturellement un hydrocarbure aromatique, est généralement extrait des combustibles fossiles. Cependant, la découverte d’une méthode durable pour le produire pourrait accélérer la transition de l’industrie aéronautique vers des carburants écologiques.
Les agences gouvernementales américaines, telles que les départements de l’Énergie, des Transports et de l’Agriculture, ont élaboré un plan pour atténuer les impacts climatiques des carburants d’aviation dérivés du pétrole. L’objectif étant de produire 3 milliards de gallons de carburants d’aviation durables par an d’ici 2030, et de couvrir 100% de l’utilisation projetée de carburant pour avions, soit 35 milliards de gallons par an, d’ici 2050.
Les normes actuelles exigent que les mélanges de carburants d’aviation durables contiennent au minimum 8,4% d’hydrocarbures aromatiques pour assurer la compatibilité avec les infrastructures et les aéronefs existants. Cette exigence, bien qu’elle améliore la sécurité et l’efficacité des mélanges, limite considérablement l’utilisation des carburants durables, lesquels ne contiennent que 0,5% d’hydrocarbures aromatiques.
Innovation dans la Production d’Éthylbenzène
Hong Lu et ses collègues ont choisi de développer l’éthylbenzène en raison de sa faible tendance à former de la suie en brûlant, comparé à d’autres composés très aromatiques. Le polystyrène, riche en hydrocarbures et abondant dans les déchets, a été sélectionné comme matériau de départ.
«Nous produisons aux États-Unis environ 2,5 millions de tonnes métriques de polystyrène chaque année, dont presque tout se retrouve dans les décharges,» a souligné Lu. Le processus de conversion utilise la pyrolyse thermique pour décomposer le polystyrène en un liquide riche en styrène, suivi d’une hydrogénation pour obtenir de l’éthylbenzène brut, et enfin une distillation pour purifier le produit à 90%.
Lorsqu’il est mélangé avec un carburant d’aviation durable, l’éthylbenzène dérivé du polystyrène fonctionne «presque aussi bien que l’éthylbenzène dérivé des combustibles fossiles,» a affirmé Lu. Une purification supplémentaire pourrait améliorer encore ses performances.
Une analyse préliminaire des coûts a démontré que l’éthylbenzène produit à partir de déchets de polystyrène est moins cher que celui issu du pétrole brut. De plus, une analyse du cycle de vie a montré une réduction des émissions de carbone de 50 à 60% par rapport à l’éthylbenzène fabriqué à partir de pétrole brut.
Légende illustration : Hong Lu, chercheur à l’Illinois Sustainable Technology Center, et ses collègues ont mis au point une méthode de conversion des déchets de polystyrène en un additif durable pour le carburant des avions, l’éthylbenzène. Leur travail permet de surmonter un obstacle majeur à l’utilisation plus large de carburants durables pour l’aviation. Crédit : Fred Zwicky
Article : ‘Production of a sustainable aviation fuel additive from waste polystyrene’ / ( 10.1021/acssuschemeng.4c06748 ) – University of Illinois at Urbana-Champaign, News Bureau – Publication dans la revue ACS Sustainable Chemistry & Engineering
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