L'éther diméthylique comme substitut du carburant diesel

Parmi les différents carburants et sources d'énergie alternatifs disponibles sur le marché actuel des équipements, il existe une catégorie appelée « carburants émergents ». L'Office of Energy Efficiency & Renewable Energy (EERE) du Département de l'Énergie des États-Unis indique sur son site web que ces carburants « peuvent accroître la sécurité énergétique, réduire les émissions, améliorer les performances des véhicules et stimuler l'économie américaine ».

L'un de ces carburants émergents est le diméthyléther (DME), qui, bien que chimiquement similaire au gaz de pétrole liquéfié (GPL ou propane), est prometteur comme substitut au diesel. Le DME est non toxique et son utilisation comme propulseur d'aérosol dans les produits de consommation est reconnue comme sûre.

L'entreprise californienne Oberon Fuels a commencé à produire du carburant DME renouvelable en mai 2021 dans son usine de Maverick, située dans la vallée impériale du sud de la Californie. Elliot Anise-Hicks, cofondateur et directeur technique, a déclaré que le DME présente de nombreuses qualités qui en font un excellent substitut au diesel.

Avantages par rapport au diesel

« Son indice de cétane élevé lui confère d'excellentes performances, sans générer de particules », a-t-il expliqué. « Grâce à la structure même de la molécule – un oxygène au milieu de deux groupes carbone/hydrogène sur les côtés –, la combustion ne génère pas de particules. Cela permet aux motoristes de réduire considérablement les émissions de NOx, et de supprimer le filtre à particules diesel généralement installé sur le moteur, car ces particules ne sont pas produites. »

Oberon Fuels peut utiliser de nombreux types de déchets organiques renouvelables, notamment des déchets issus de la biomasse, de l'agriculture, des municipalités et de la cellulose, pour produire du DME. (Image : Oberon Fuels)

Un avantage supplémentaire provient des caractéristiques de manipulation du DME, qui, selon Anise-Hicks, sont « presque identiques » à celles du GPL.

« La principale différence entre le DME et le propane réside dans son excellent solvant », a-t-il expliqué. « Pour le stockage et le transport du DME, nous pouvons utiliser le même équipement que pour le propane, à l'exception du remplacement des joints des vannes pour garantir leur compatibilité. C'est l'une des raisons pour lesquelles nous avons consacré beaucoup de temps à l'utilisation du DME pour les applications diesel. Sa facilité de manipulation permet sans aucun doute sa distribution via les infrastructures GPL existantes, ce qui le rend peu coûteux et sûr à manipuler. »

Modifications du système d'alimentation en carburant

Une fois introduit dans un moteur diesel, Anise-Hicks a déclaré que le DME brûle très bien, offrant les mêmes performances qu'un moteur fonctionnant au diesel. Cependant, des modifications doivent être apportées au système d'alimentation du moteur pour gérer le DME.

« Votre réservoir est basse pression : vous stockez du DME à environ 100 psi, un peu comme le propane », a-t-il expliqué. « Ce n'est pas un réservoir haute pression comme un réservoir de GNC, mais il est sous une pression modérée. En termes de volume, le DME représente environ la moitié de la valeur énergétique du diesel, un peu plus de la moitié. Il faut donc un réservoir un peu plus grand. Plus important encore, au niveau des injecteurs, il faut un orifice plus grand pour recevoir la même quantité de carburant. »

Anise-Hicks a déclaré que malgré les modifications apportées au système d'alimentation en carburant, plus de 90 % du moteur reste identique à un moteur diesel traditionnel. Il a ajouté que, même si les moteurs diesel peuvent techniquement être modernisés avec de nouveaux systèmes d'alimentation en carburant, une telle approche pose des problèmes.

« Le défi avec les kits de modernisation réside dans le processus complet de certification qui accompagne leur développement et leur mise sur le marché », a-t-il déclaré. « Est-ce faisable ? Absolument. La demande du marché est-elle suffisante pour justifier les coûts initiaux des tests et de la certification CARB pour chaque famille de moteurs ? Pas encore. » Anise-Hicks a ajouté que la situation pourrait évoluer avec l'expansion de la production de carburant DME et son acceptation croissante comme carburant de remplacement du diesel.

Favoriser l'adoption du DME

À court terme, la mise sur le marché de moteurs diesel compatibles DME sera véritablement la responsabilité des fabricants de moteurs, et Anise-Hicks a déclaré que de nombreux fabricants de moteurs envisagent le DME ou développent activement des projets DME.

« Ce n'est en fait pas si loin, car entre autres choses, Fiat Powertrain [FPT Industrial] a développé un moteur DME — une version de ses moteurs Cursor 11 et 13. » Power Progress a rapporté en 2021 que FPT Industrial testait le DME comme source de carburant alternative dans ses moteurs.

En attendant, Oberon Fuels se concentre sur l'expansion de sa production de DME. « À mesure que nous développerons notre production de DME, nous espérons pouvoir encourager les autres acteurs du marché à proposer cette solution », a déclaré Anise-Hicks. « Forts de notre expérience et de notre analyse, notamment dans des secteurs comme l'agriculture, l'exploitation minière et la construction lourde – des secteurs très difficiles à électrifier –, nous pensons que le DME est un carburant exceptionnel, notamment grâce à son absence de particules. Dans le cas des mines, les émissions sont limitées grâce à des contrôles de qualité de l'air très stricts. »

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