Combustible
Un combustible est un composé chimique qui, avec un comburant (comme le dioxygène) et de l'énergie, se consume dans une réaction chimique générant de la chaleur : la combustion. Cette réaction d'oxydation exothermique rapide fait intervenir un réactif réducteur (combustible), et un réactif oxydant (comburant).
Un carburant est un combustible qui alimente un moteur à combustion interne.
On parle de biocombustible pour désigner les combustibles organiques « non-fossiles » issus de la biomasse. Par extension, on parle de combustible nucléaire pour désigner les isotopes fissiles utilisés pour produire de l'énergie par fission dans les réactions nucléaires, bien qu'il ne s'agisse pas d'une réaction chimique de combustion.
Définitions
Dans la combustion (qui est une réaction d'oxydoréduction), le comburant est l'oxydant, tandis que le combustible est le réducteur.
Dans le langage courant, le terme « combustible » désigne plutôt les produits utilisés pour le chauffage (bois, charbon, produits pétroliers…). Dans les faits, ce qualificatif s’applique à tout composé susceptible de s’unir à un oxydant (presque toujours l’oxygène de l’air) et capable de se Modèle:Refins.
Dans la première acception, Modèle:Citation
Les combustibles se répartissent en trois grandes catégories selon leur état physique dans les conditions standard de température et de pression. On distingue ainsi<ref name="GUIBET"/> :
- les combustibles solides (charbon, bois, paille…) ;
- les combustibles liquides (GPL, FOD, fioul lourd et produits assimilés), tous issus du pétrole brut et parfois, pour une très faible part, de la biomasse (dérivés d'huiles végétales) ;
- les gaz combustibles, le gaz naturel constituant, à lui seul, une source d'énergie primaire importante.
La seconde acception englobe plus largement d'autres substances, dont la vocation dans l'industrie, n'est pas nécessairement d'être consumé pour produire de l'énergie. Dans ce cas, l’appellation combustible renvoie aux propriétés chimiques, aux précautions de manipulation et de stockage.
Certains produits combustibles ont la propriété de s’enflammer vivement et de brûler avec production de flammes ; ils sont qualifiés de « produits inflammables ». Pour caractériser l’inflammabilité des liquides, on utilise la notion de point d’éclair. Le « point d'éclair » est la température minimale à laquelle, dans des conditions d’essais spécifiés, un produit émet suffisamment de gaz inflammables capables de s’enflammer momentanément en présence d’une source d’inflammation<ref name="Mairesse"/>.
Par ailleurs, les gaz, vapeurs, brouillards de produits combustibles, mélangés à l’air, sont explosifs dans le domaine de concentration compris entre la limite inférieure d'explosivité (LIE) et la limite supérieure d’explosivité (LSE) (Voir Limite d'explosivité). En dessous de la LIE, le mélange est trop pauvre en combustible pour donner lieu au phénomène explosif. Au-dessus de la LSE, le mélange est trop riche en combustible et ne contient pas suffisamment d’oxygène<ref name="Mairesse"/>.
La combustion est une réaction chimique d’oxydation d’un combustible par un comburant, qui nécessite une source d’énergie. Elle met en jeu trois éléments nécessaires<ref name="Mairesse"/> :
- le combustible, la matière susceptible de brûler (solide : charbon… ; liquide : essence, solvants… ; gazeuse : propane, butane…), etc.
- le comburant, en se combinant avec un autre corps, permet la combustion (oxygène, peroxydes, chlorates…)
- l’énergie d’activation, l’énergie minimum nécessaire au démarrage de la réaction chimique de combustion ; elle est apportée par une source de chaleur, une étincelle…
qui constituent le triangle du feu.
- L'absence d’un des trois éléments empêche le déclenchement de la combustion ;
- La suppression d’un des trois éléments arrête le processus ;
- Le feu s’éteint de lui-même, s’il n’y a pas assez de comburant, si le combustible manque ou si le foyer est refroidi.
Histoire
Les combustibles sont la première source d'énergie utilisée par l'homme pour le chauffage domestique, l'éclairage et l'industrie. Une nouvelle ère a commencé avec l'exploitation des combustible fossiles, qui sera pour beaucoup à l'origine de l'essor industriel de l'occident dès la fin du Modèle:S mini- siècleModèle:Vérification siècle et qui est en train de se terminer avec l'épuisement de ces ressources. D'autres sources d'énergie sont déjà utilisées qui évitent les redoutables conséquences de la combustion, la production de gaz à effet de serre.
Le bois, la houille, pour le chauffage, les huiles animales, végétales et minérales, dont on fait un usage immémorial dans les lampes à huile, constituent les combustibles les plus anciennement utilisés.
Encore en 1762, le Dictionnaire de l'Académie française (Modèle:4e), donne pour combustible la définition suivante Modèle:Citation bloc
Benjamin Thompson, comte de Rumford est le premier physicien qui se soit occupé de la détermination de la puissance calorifique des combustibles. L'appareil dont il se sert porte le nom de « calorimètre de Rumford »<ref name="Traité de la chaleur, considérée dans ses applications - Eugène Péclet - Google Livres">Eugène Péclet, Traité de la chaleur, considérée dans ses applications. D. Avanzo et ce, 1844. en ligne</ref>. Pour Lavoisier, à qui l'on doit le terme « oxygène », dans son Traité élémentaire de chimie, en 1789, la combustion n'est autre que la décomposition du gaz oxygène par un corps combustible. L'oxygène forme la base de ce gaz est absorbé le calorique et la lumière deviennent libres et se dégagent<ref>Antoine Lavoisier. Traité élémentaire de chimie présenté dans un ordre nouveau et d'après les découvertes modernes, Volume 2. Cuchet, 1793. Consulter en ligne</ref>. L'explication de Lavoisier sur la combustion remplace la théorie phlogistique, qui postule que les matériaux relâchent une substance appelée phlogiston lorsqu'ils brûlent dans le récipient en question. Aux alentours de 1800, les combustibles simples, réduits au nombre de six, parce qu'on regarde le diamant comme du carbone le plus pur, sont l'hydrogène, l'azote, le soufre, le phosphore, le carbone et les métaux. Les facultés des corps combustibles ne sont pas toutes égales entre elles. Dans le nombre, il en est qui brûlent avec flamme et d'autres qui brûlent sans flamme. Le gaz azote et plusieurs des métaux sont de ce dernier groupe<ref>Simon Morelot. Cours élémentaire théorique et pratique de Pharmacie-chimique. Poignée, 1803. Consulter en ligne</ref>.
Le Modèle:S mini- siècleModèle:Vérification siècle sous l'impulsion du courant hygiéniste se préoccupe de la salubrité des logements. La ventilation, le chauffage, sont érigés en science, les combustibles sont répertoriés et qualifiés et quantifiés. En 1844, Modèle:Citation
En 1847, les combustibles employés dans les foyers des machines à vapeur Modèle:Etc, sont au nombre de trois principaux<ref>Dictionnaire des Arts et Manufactures, 1847. Consulter en ligne</ref> : le bois, la tourbe et la houille. On compte donc trois combustibles qui soumis à la « carbonisation » (en fait une pyrolyse) donnent naissance à trois nouveaux combustibles : le charbon de bois, le charbon de tourbe et le charbon de houille ou coke. En 1870, les combustibles employés dans le chauffage (avec leurs valeurs calorifiques par kilogramme) sont la houille (8000 calories), les briquettes de houille agglomérées (8000 calories), le coke des usines à gaz (7000 à 7500 calories), la tannée en motte (produit résiduel, sorte de sciure provenant de la préparation des cuirs au tannage végétal et qui sert de combustible bon marché, 5000 calories), le bois sec (3500 calories) ou ordinaire (3000 calories), le charbon de bois (6000 calories), le gaz d'éclairage (6000 calories par mètre cube), l'huile de pétrole (8000 calories)<ref>Arthur Jules Morin, Manuel pratique du chauffage et de la ventilation. 1870. Consulter en ligne</ref>.
Début Modèle:S mini- siècleModèle:Vérification siècle, le progrès de la chimie et de l'industrie débouchent sur la découvertes des gaz manufacturés, premiers gaz combustibles employés à large échelle, d'abord à l'usage de l'éclairage (le gaz d'éclairage), ensuite dans toutes les autres applications de chauffage domestique ou industriel. C'est aussi, liés à cette industrie que naissent les premiers grands groupes énergétiques.
En 1857, l'industrie pétrolière naît en Roumanie, avec la première raffinerie à Ploieşti, qui alimente les 1 000 lampes à huile de l'éclairage public de Bucarest<ref>Jean-Paul Labourdette, Dominique Auzias Roumanie 2011 Petit Futé sur books.google.be</ref>.
Les produits pétrolier arrivent progressivement sur le marché. Le gaz naturel, devra attendre les années 1960 pour une diffusion à grande échelle.
Dès 1880, les combustibles ne sont plus la seule source d'approvisionnement en énergie et l'électricité autorise l'acheminement de l'énergie produite par des moyens qui étaient jusque-là restés marginaux et qui sont pour certains plus propres : l'hydroélectrique exploite l'énergie des cours d'eau, l'éolien, l'énergie du vent, l'énergie du soleil Modèle:Etc
Classification par état
Les combustibles peuvent être classés en combustible solide, combustible liquide, combustible gazeux.
À chaque état correspond :
- certains types de stockage et de transport ainsi que les précautions incendie et sanitaires y afférentes ;
- un type d'appareil de chauffage (chaudière ou chauffe-eau, brûleur, corps de chauffe, etc.) ;
- des normes, législations et conventions de négoces particulières<ref>Convention collective nationale du négoce et de distribution de combustibles solides, liquides, gazeux, produits pétroliers du 20 décembre 1985. Étendue par arrêté du 23 juillet 1990 JORF 8 août 1990. sur cnccorg.com</ref>.
Les opérations de stockage et la manipulation des gaz et liquides combustibles se préoccupent des mesures de prévention à appliquer contre les risques d'incendie et d'explosion. Les autres risques sont liés à la toxicité et à l’écotoxicité des produits<ref name="Mairesse"/>.
Combustible solide
Modèle:Article connexe Combustible à l'état solide d'origine fossile (charbon, houille, etc.) ou issu de la biomasse (bois, charbon de bois, etc.).
Combustible liquide
Combustible gazeux
Classes de feu
On distingue quatre types de combustible qui correspondent, respectivement, aux quatre principales classes de feux A, B, C et D.
- un solide formant des braises (bois, papier, carton, tissu, PVC…) ;
- un liquide ou solide liquéfiable (essence, gazole, huile, kérosène, polyéthylène, polystyrène…) ;
- un gaz (butane, propane, méthane, dihydrogène…) ;
- un métal (fer, aluminium, sodium, magnésium…).
Sources primaires
La plupart des matières d'origine organique sont des combustibles. Par exemple, le bois (20 000 kilojoules par kilogramme), le charbon, le pétrole (42 000 kilojoules par kilogramme pour l'essence) sont des combustibles.
On distingue :
Combustibles organiques
Les combustibles organiques sont le bois, les alcools, le gaz naturel, le pétrole et ses dérivés, etc.
Bois de chauffage
Combustibles fossiles
Les combustibles fossiles (pétrole, charbon, gaz…), sont issus de matières organiques préhistoriques fossilisées. Leur combustion rejette dans l'atmosphère du dioxyde de carbone (CO2) qui provient de la combinaison d'atomes de carbone issus du sous-sol et d'oxygène atmosphérique. Ces rejets de CO2 participent à l'effet de serre et aux changements climatiques actuels.
Biocombustible
Les biocombustibles, ou agrocombustibles, représentent l’ensemble des combustibles issus de la matière végétale ou animale provenant de la biomasse (c'est la signification du préfixe « bio » des biocombustibles/biocarburants<ref>Modèle:Pdf Biocarburants, sur le site du ministère de l'écologie, Modèle:P., note 1, consulté le 3 janvier 2015.</ref>). On distingue l’usage combustible, c’est-à-dire destiné à être brûlé pour produire de la chaleur et/ou de l’électricité, de l’usage carburant, liquide ou gazeux, destinés à alimenter des moteurs<ref>Petit lexique des énergies renouvelables, sur le site de La Recherche, consulté le 2 janvier 2015.</ref>.
Les biocombustibles peuvent être solides, comme le bois bûche, le charbon de bois ou les granulés de bois<ref>Norme NF444, sur le site de la marque NF, consulté le 3 janvier 2015.</ref>, de même que la bouse de mammifères ruminants (dans certains pays) ; liquides, comme l’éthanol ; ou gazeux, comme le biogaz<ref>Biocombustibles, sur le site greenfacts.org, consulté le 3 janvier 2015.</ref>.
Le bois (et toute la biomasse provenant de l'agriculture - substances végétales et animales -, de la sylviculture et des déchets industriels et municipaux<ref>Biomasse, sur le site energie2020.fr, consulté le 6 janvier 2015.</ref>) présente un bilan carbone beaucoup plus faible<ref>Modèle:Pdf Bilan environnemental du chauffage domestique au bois, ADEME, décembre 2005, page 8. Voir aussi Équivalent CO2 (éq. CO2).</ref> (pour autant qu'on replante ce qui a été coupé) : les émissions de CO2 liées à la combustion sont compensées par la quantité de CO2 atmosphérique absorbée pendant la croissance des plantes par photosynthèse.
Il s'agit d'une énergie renouvelable, mais pas non-polluante.
Combustible nucléaire
Modèle:Article détaillé On parle aussi de combustible nucléaire pour désigner les matières utilisées pour produire de l'énergie par fission dans les centrales nucléaires, bien qu'il ne s'agisse pas d'une réaction de combustion.
Pouvoir calorifique
Modèle:Article détaillé Le pouvoir calorifique ou chaleur de combustion (noté ΔcH0, en anglais Heating Value) d'un matériau combustible est l'enthalpie de réaction de combustion par unité de masse dans les conditions normales de température et de pression.
Teneur énergétique
Teneur énergétique de quelques combustibles (pour utilisation finale) et table de conversion<ref>pour l'Europe, données Eurostatretenues par le projet de directive européenne relative à l’efficacité énergétique et abrogeant les directives 2004/8/CE et 2006/32/CE, sachant que les États membres peuvent appliquer Modèle:Citation</ref> :
| Produit énergétique | kJ (PCI) | kgep (PCI) | kWh (PCI) |
|---|---|---|---|
| Modèle:Unité de coke | 28 500 | 0,676 | 7,917 |
| Modèle:Unité de charbon maigre | 17 200 — 30 700 | 0,411 — 0,733 | 4,778 — 8,528 |
| Modèle:Unité de briquettes de lignite | 20 000 | 0,478 | 5,556 |
| Modèle:Unité de lignite noir | 10 500 — 21 000 | 0,251 — 0,502 | 2,917 — 5,833 |
| Modèle:Unité de lignite | 5 600 — 10 500 | 0,134 — 0,251 | 1,556 — 2,917 |
| Modèle:Unité de schiste bitumineux | 8 000 — 9 000 | 0,191 — 0,215 | 2,222 — 2,500 |
| Modèle:Unité de tourbe | 7 800 — 13 800 | 0,186 — 0,330 | 2,167 — 3,833 |
| Modèle:Unité de briquettes de tourbe | 16 000 — 16 800 | 0,382 — 0,401 | 4,444 — 4,667 |
| Modèle:Unité de fioul lourd | 40 000 | 0,955 | 11,111 |
| Modèle:Unité de fioul domestique | 42 300 | 1,010 | 11,750 |
| Modèle:Unité de carburant (essence) | 44 000 | 1,051 | 12,222 |
| Modèle:Unité d'huile de paraffine | 40 000 | 0,955 | 11,111 |
| Modèle:Unité de gaz de pétrole liquéfié | 46 000 | 1,099 | 12,778 |
| Modèle:Unité de gaz naturel (à 93 % de CH4) | 47 200 | 1,126 | 13,10 |
| Modèle:Unité de gaz naturel liquéfié | 45 190 | 1,079 | 12,553 |
| Modèle:Unité de bois<ref>Chaque États membres peut en Europe appliquer d'autres valeurs (à justifier) selon le type de bois majoritairement utilisé sur son territoire</ref> (à 25 % d'humidité) | 13 800 | 0,330 | 3,833 |
| Modèle:Unité de granulés de bois (pellets) /de briques de bois |
16 800 | 0,401 | 4,667 |
| Modèle:Unité de déchets | 7 400 — 10 700 | 0,177 — 0,256 | 2,056 — 2,972 |
| 1 MJ de chaleur dérivée | 1 000 | 0,024 | 0,278 |
| 1 kWh d'énergie électrique | 3 600 | 0,086 | 1<ref>S'applique lorsque les économies d'énergie sont calculées en termes d'énergie primaire selon une approche ascendante fondée sur la consommation d'énergie finale. Pour les économies d'électricité en kWh, les États membres peuvent appliquer un coefficient par défaut de 2,5, ou un autre coefficient à condition de pouvoir le justifier.</ref> |
Références
Voir aussi
Articles connexes
Liens externes
- Modèle:Autorité
- Modèle:Dictionnaires
- La combustion et combustibles sur le site energieplus-lesite.be de Architecture et Climat de l'Université catholique de Louvain
