Les Experts Givors : De la fiole au réservoir, Total traque les carburants tueurs de moteur

Ludovic Dupin | | |

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Les Experts Givors : De la fiole au réservoir, Total traque les carburants tueurs de moteur

Les raffineries traitent le pétrole pour produire des produits raffinés, en particulier des carburants comme le diesel et l’essence. Elles s’attachent à respecter la législation imposée en Europe et en France, comme les limites d’émissions de soufre ou l’indice de cétane… Si de légères variations existent selon les équipements de la raffinerie et la source du brut, les produits finis sont à peu près les mêmes d’une raffinerie à l’autre… D’où provient la différence entre les cuves de tel ou tel pétrolier ?

"C’est dans l’additif que réside la véritable capacité d’un pétrolier à se différencier de la concurrence", explique Matthieu Arondel, ingénieur applications carburants chez Total. Entre le raffinage et la station-service, chaque pétrolier même une étape intermédiaire et méconnue, qui consiste à intégrer un additif à son carburant, censé apporter diverses qualités de protection de la motorisation.

Chez Total, les additifs sont conçus dans le centre de recherche sur les carburants de Solaize (le CReS) au sud de Lyon qui compte 250 chercheurs. Ils conçoivent de nouveau produits comme l’additif Excellium, les additifs de Formule 1 ou même les additifs pour le fioul des navires. Leur conception passe par une minutieuse enquête, afin de comprendre pourquoi les moteurs souffrent.

Photo 1/6 @Bernard Blaise / Photosociale

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La première étape se déroule dans un garage où reposent plusieurs moteurs en cours de démontage. Philippe Gorostiaga, technicien motoriste, tient dans sa main de précieux indices : deux têtes d’injection de moteur diesel. Sur l’une, neuve, le métal est clair et les buses dégagées prêtes à pulvériser un brouillard de diesel efficace. Sur l’autre, déjà utilisée, l’encrassement est important. Or les buses de 100 micromètres de diamètre sont très sensibles. "A partir de 2 % de perte de débit, un effet se fait sentir sur la conduite", explique Philippe Gorostiaga.

L’encrassement est un problème qui fait de plus en plus de victimes au sein des moteurs modernes. D’une part, depuis 2007, la part croissante des biocarburants (environ 7% en France) crée des réactions chimiques qui favorisent ce phénomène. D’autre part, avec la baisse de consommation des véhicules et l’essor des voitures hybrides, le temps de séjour du carburant dans le réservoir est de plus en plus long. D’où la présence de phénomènes de dépôts ou d’oxydation. Alors que le carburant se fragilise, il est soumis à des conditions de plus en plus extrêmes.

Sur une Golf I de 1974, la pression d’injection du carburant était de 130 bars. Dans une Golf VI, la pression atteint 1800 bars sous 300°C. Un traitement qui met à l’épreuve la stabilité des molécules, dont la mauvaise dégradation affecte l’efficacité des injecteurs, des filtres et autres pièces sensibles.

Photo 2/6 @Michel Cecconi - Pacifico communication

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Maintenant que les enquêteurs ont constaté le crime, il est temps de comprendre ce qui s’est passé. Afin d’observer correctement les dépôts de quelques nanomètres d’épaisseur, les buses des têtes d’injections sont observées à l’aide d’un microscope électronique à balayage, comme sur l’image ci-dessus. Les chercheurs peuvent alors identifier les dépôts carbonés qui perturbent la création du brouillard de carburant.

A l’aide d’analyses infrarouge et de spectrométrie de masse, le laboratoire isole et quantifie les différents éléments chimiques qui le compense : carbone, hydrogène, azote, oxygène, uranium… Ces recherches sont menées sur des pièces testées par Total ou envoyées par des constructeurs partenaires. Les légistes établissent donc un portrait-robot du criminel décrit par sa composition moléculaire et son analyse fonctionnelle (acide, basique, ester...).

Photo 3/6 @

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Fort de ce rapport, les experts du laboratoire de conception des carburants s’attachent à prévenir de nouveaux crimes sur d’innocents filtres, de pauvres aiguilles d’injections ou de malheureux carburateurs. Problème, il n’est pas possible de changer la nature du carburant. La solution passe par l’adjonction d’un additif capable de corriger les effets délétères de la combustion. Ces alchimistes doivent tester diverses formules magiques. Ils commencent par sélectionner les différentes fonctionnalités à ajouter au carburant comme des détergents, des émulsifiants, des antimoussants, etc. "Une fois que nous avons choisi les ingrédients à incorporer, nous les associons afin de tester leur performance ensemble", explique Hélène Rodeschini, ingénieur de recherche des additifs et des carburants de performance.

Ensuite, la stabilité du produit est testée dans des conditions difficiles de stockage avec d’importantes expositions au chaud et au froid. "Ces additifs peuvent être considérablement remaniés selon les évolutions des motorisations et des normes réglementaires. Généralement, une évolution majeure est réalisé tous les cinq ans", explique Hélène Rodeschini. Le dernier additif de Total, Exellium, utilisé depuis janvier 2015, a pour fonction de diminuer les frottements. Il limite les effets d’usure et assure le rôle d’agent de propreté pour désencrasser les moteurs. La mise au point de l’élixir a pris deux ans de recherche et englouti quelques millions d’euros. Il est utilisé à hauteur d’un litre d’additif pour 1000 litres de carburant !

Photo 4/6 @Hasselblad H3D

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Avant de relâcher l’additif dans la nature, les motoristes lui font subir un terrible interrogatoire. Dans l’atelier, les cris des moteurs, bardés de capteurs de pression et de température, font froids dans le dos. Une dizaine de salles aux murs épais accueille chaque banc d’essai. Derrière une vitre, on aperçoit un moteur à essence de Renault soumis à rude épreuve. Afin de tester la qualité d’un additif, le moteur passe toutes les cinq minutes de 1250 tours/minutes à 5000 tours/minutes… pendant trente heures de suite.

Un traitement de choc qui simule l’équivalent de 30 000 kilomètres. Un autre moteur subit le même sort mais sans additif. A la fin, l’état des deux suppliciés est comparé. Dans ces salles d’interrogatoires, des tests de lubrifiants nécessitent de "pousser à fond" les moteurs pendant 100 heures. Julien Gueit, ingénieur pour les essais moteur, rappelle que toutes les machines ne résistent pas à cette épreuve. Certaines fois, un arbre à cames, une énorme pièce d’acier, est brisé en deux.

Photo 5/6 @

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Une fois qu’un additif a fait ses preuves, il reste à le produire. La tâche est dévolue à la "force spéciale" : le TACS (Total additifs et carburants spéciaux) de Givors située quelques kilomètres plus au sud. "Eux, ce sont la tête, nous nous sommes les jambes", s’amuse Bruno Palavant, directeur de TACS en parlant de ses confrères laborantins. C’est dans cette mini-raffinerie que sont produits les additifs.

Ils sont fabriqués en mélangeant de cinq à dix produits issus des 100 matières premières disponibles. "La recherche nous donne une recette théorique, nous on en fait un produit fiable et robuste", s’enthousiasme Arnaud Labouy, responsable stratégie, développement et marketing. Outre les additifs, Givors produit aussi des carburants spéciaux comme l’essence pour les Formule 1 de l’écurie Redbull.

Photo 6/6 @Bernard Blaise / Photosociale

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Soumise à de hautes pressions et de hautes températures, la combustion des carburants encrasse les moteurs de voitures. Comprendre ces effets et tenter d’y remédier est un travail d’experts que Total mène dans la vallée de la chimie au sud de Lyon, près de Givors.

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