CA1157646A

CA1157646A - Carburants a base d'alcool butylique et d'acetone

Info

Publication number: CA1157646A
Application number: CA000379368A
Authority: CA
Inventors: Jean-Claude Guibet; Jean-Paul Vandecasteele
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1980-06-09
Filing date: 1981-06-09
Publication date: 1983-11-29
Also published as: NO811915L; NO155582B; GB2077290B; GB2077290A; DK148747C; US4398920A; IT1168090B; DE3122243A1; DK148747B; SE8103562L; IT8122189A1; NL8102772A; NO155582C; IT8122189A0; DK248581A

Abstract

L'invention concerne des carburants ou combustibles caractérisés en ce qu'ils sont constitués d'un carburant ou d'un combustible classique choisi dans le groupe comprenant les essences d'hydrocarbures, les gasoils et les fuel-oils domestiques; d'un mélange de butanol et d'acétone ou d'un mélange de butanol, d'acétone et d'isopropanol et/ou d'éthanol; et de méthanol. L'invention concerne également le procédé d'obtention de ces carburants ou combustibles. Ces carburants ou combustiles présentent notamment l'avantage d'avoir des indices d'octane ou de cétane généralement meilleurs que ceux des essences classiques et de pouvoir être utilisés sans réduction du taux de compression des moteurs.

Description

L.'invention concerne de nouveaux carburants ou de nouveaux cornbus-tibles u-tilisables par exemple comme essences pour automobiles ou comme car-buran-ts pour moteurs diesels. Ces nouveaux carburants possèdent des indices d'octane ou de cé-tane ~énéralement meilleurs que ceux des essences classiques - e-t peuvent ê-tre utilisés sans réduc-tion du -taux de compression des rnoteurs.
Les carburan-ts ou combustibles selon l'invention renferrnent (a) un carburant ou cornbus-tible classique c'es-t à di.re un carburant ou un cornbustible choisi dans le groupe constitué par une essence d'hydrocarbures (pour automobile), un gasoil et un fuel oil domes-tique (ma~out) (b) un mélange de butanol (n-butanol) et d'acétone bU un m~lange ~e butanol, ~'acetone et d'isopropanol et/ou d'éthanol, e-t (c) du mé-thanol.

A ti-tre d'exemple d'essence d'hydrocarbures u-tilisée dans la Gornpo-sition d'un carburant ou combus-tible selon l'invention, on pourrait citer, par exemple, une essence en provenance d'une unité de reformage et/ou de cra-quage cataly-tique ou non cataly-tique.

Les carburants ou combustibles selon l'invention peuvent avoir d'autres u-tilisations que l'essence automobile ou les carburants pour moteur Diesel. Ainsi ils peuvent convenir comme carburants dans les moteurs utilisés . dans les.domaines agricoles (moteurs de tracteurs par exemple) ou peuvent 20 encore parfai-tement convenir pour servir de combustibles dans les diverses installa-tions de chauffage.

Les carburants ou combustibler, selon l'invention renferment en poids : ~
(a) 5 à 97 % ou encore 65 à 93 ou encore 75 à 90 % d'une essence ou d'un gasoil ou d'un fuel oil (ou encore en fonc-tion de certaines utilisations 35 à 85 % ou 45 a 80 %) (b) 95 à 1 % ou 95 à 5 % voire 35 à 7 % ou encore 25 à 10 % d'un mélange de butanol et d'acétone ; selon les utilisations envisagées, on peut aussi utiliser 15 à 65 % ou 20 à 55 % dudit mélange, ou encore 1 à 10 % de ce mélange Le mélange renferrne en poids 40 à 85 % de butanol et 15 à 60 % d'acétone (c) 1 à 25 % et de préférence 3 a 15 % ou 7 à 12 % de méthanol.

Un excellent carburant selon l'invention peut alnsi renfermer en poids, à titre d'exemple :

- 2 -. .

(a) 80 a 96 % d'un carburant ou combusti.ble classique (b) 1 à 10 % dudit mélange de butano:L et; d'acétone et (c) 3 à 10 % de méthanol.

A titre d'exemple préféré,on peu-t ci-ter un ca-rburant renfermant environ 94 % d'une essence automobil.e, 2 % d'un mélange 60-40 de butanol et d'acétone et 4 % de méthanol.

Selon l'invention, ledit rnélange, peut, outre du n-butanol e-t de l'acétone, renfermer soi-t de l'isopropanol soit de l'éthanol, soit à la fois de l'isopropanol et de l'éthanol.

I.orsque ledit mélange renferme de l'isopropanol, ce mélange renEerme de préférence, en poids, 50 à 85 % de bu-tanol, 15 a 25 % d'acé-tone et 5 à
35 % d'isopropanol.

Cornme indiqué précédemment, dans certains cas, il peut être judicieux d'ajouter audit mélange (renfermant de l'alcool butylique et de l'acétone) de l'éthanol, dans les proportions suivantes en poids : 40 à 80 % de butanol, 15 à 45 % d'acétone et 1 à 15 % d'éthanol. Un carburant selon l'invention particulièrement approprié renferme ~a) 94 % d'une essence automobile, (b) 2 % d'un mélange 65-30-5 ou encore 60-30-10 de butanol, acétone et éthanol respectivement et (c) 4 % de méthanol.

Comme indiqué ci-dessus, on peut encore utiliser des mélanges plus particuliers renfermant à la fois de l'alcool butylique, de l'acétone, de l'isopropanol et de l'éthanol dans les proportions suivantes en poi.ds :
45 à 75 % de butanol, 15 à 25 % d'acétone, 10 à 30 % d'isopropanol et l à
10 % d'éthanol (de préférence 4 à 9 %).

A titre d'exemple, on se propose de mélanger une essence automobile (super carburant) et chacun de deux mélanges A ou B définis ci-dessous. L'in-fluence du méthanol sera indiquée ultérieurement. Un premier mélange, que l'on appellera A, renferme en poids 75 % d'alcool butylique e-t 25 % d'acétone ;

31. 3~ ~ '"~ & A~ 16 Ce mélange a un indice oc-tane RON égal à 99,5 et un indice MON
égal à 86,4. Un deuxième mélange, que l'on appellera B, renferme, en poids, 70 % d'alcool butylique, 15 % d'acé-tone et 15 % d'isopropanol, et a un indice d'octane RON égal à 101,2 e-t un indice d'octane MON égal à ~37,0.
(RON : nombre d'oGtane Recherche ; MON : nornbre d'octane Mo-teur)~

Combiner ainsi de tels mélang~es tels que A ou B avec une autre essence d'indice d'octane plus faible que celui desdits mélanges, permet en effet d'élever d'une fason ina-ttendue l'indice d'octane de ladi-te essence, sur-tout lorsqu'on ajoute des quanti-tés mêrnes faibles de rné-thanol, par exernple de 1 à 10 % en poids de méthanol par rapport au mélange total.
Les carburants ou combustibles selon l'invention, présen-ten-t des températures d'ébullition du même ordre de grandeur que celles des consti tuants des essences ou des carburants habituellement utilisés. Leur introduc-tion dans un moteur et la technique de carburation se réalisent aisément.

Le fait que les carburants ou les combustibles selon l'invention, renferment plusieurs composés de points d'ébullition différents et régulièrementespacés, permet d'obtenir une courbe de distillation continue comme pour un carburant du commerce.

Certains types de mélanges peuvent etre préférés selon les condi-tions d'utilisation. Par exemple, un carburant à base d'un mélange tel queA défini ci-dessus, est plus particulièrement recommandé en hiver à cause de sa plus forte teneur en acétone qui permet donc un meilleur comportement pour le démarrage et la mise en oeuvre de ce carburant. A l'inverse, un car-burant renfermant un mélange tel que B, défini ci-dessus,correspond davan-tage à un carburant "type été".

En mélange avec les essences classiques, les mélanges tels que A et B s'intègrent parfaitement aux autres constituants des essences classiques et n'apportent pas de distorsion dans la courbe de distillation contrairement à ce qu'on observe avec des carburants renfermant une essence et au moins un alcool léger notamment le méthanol. Pour tester le comportemen-t d'un carbu-rant en matière de préparation du mélange carboné, on considère souvent, comme valeurs représentatives~ les % distillés respectivement à 70 C et 100 C.
On remarque qu'il es-t possible d'ajouter les produits A ou B, par exemple, à raison de 25 % ou de 50 % (en poids) dans une essence automobile classique sans modifier de façon importante le % distillé à 70 C et100 C ainsi que le fait constater le tableau I suivant :

7~
TABLEAU - I.

_ % distj.llé à 70C % distillé à 100C
__ essence classique 25,5 52 essence classique + 25 % de A 25 51 essence classique + 50 % de A 22 4~
essence classique + 25 % de B 25,5 53 essence classi~Je ~ SO % ds B _ ~

On ~pelle ici et par la suite, "essence classique" un supercar-buran-t automobile répondan-t aux spécifications de l'année 1980, c'est-à-dire RON 97 à 99, dont la courbe de dis-tillation est régulière, avec un point d'ébulli-tion initial de 23 à 35 C et un point final de 180 à 200 C environ.

On sai-t d'autre part que l'on ne peut ajouter direc-tement du méthanol à une essence, un fuel ou un gasoil en raison de phénomènes de démixionspontanée, aggravée par la présence même faible d'eau. Or les mélanges tels que A et B et d'une façon générale, les mélanges butanol-acé-tone renfermant éventuellement de l'isopropanol et/ou de l'éthanol, dans les proportions indiquées plus haut, permettent l'ajout jusqu'à 25 % et de préférence jusqu'à
12 % en poids de méthanol, sans observer une baisse des caractéris-tiques des carburants ou combustibles. L'ajout d'éthanol, par exemple, à un carburant ou combustible renfermant une essence automobile, du mé-thanol et un mélange de butanol et d'acétone augmente la tolérance à l'eau du carburant ou du combustible. Les carburants obtenus par mélange d'une essence classique et des mélanges tels que A et B, conservent donc les caractéristiques indiquées dans le tableau I après adjonction de moins de 25 % de méthanol en poids par rapport au carburant total Les carburants ou combustibles selon l'invention possèdent également de bonnes caractéristiques thermiques. Ainsi, par exemple, les mélanges décrits ci-dessus appellés A et B présentent chacun un pouvoir calorifique de l'ordre de 7~50 Kcal/kg, soit 31977 Kjoules/kg, c'est-à-dire meilleur que celui de carburants à base uniquement d'alcools et notamment à base de méthanol (4764 Kcal/kg, soit 19900 Kjoules/kg). Pour les mélanges A et B, le rapport Masse d'air/rnasse de carburant correspondant au réglage stoechiométrique est d'environ 10,3 au lieu de 14,4 pour un carburant classique et de ~,4 pour le méthanol. Les modi~ications de réglage à appor-ter pour adapter des moteurs au fonctionnement avec les carburants ou combur,tibles selon l'invention son-t donc rnoins importantes que les modifications qu'il faudrait apporter a des moteurs qui devraient fonc-tionner au méthanol seul au lieu d'essence classique. Si le carburant ou le combustible renferrne de faibles quanti-tés d'un mélange tel que A ou B par exemple moins de 10 % en poids et de l'ordre de 1 ou 2 a 8 % de méthanol (en poids), les modifications à apporter sont pratiquement insignifiantes et peuvent d'ailleurs ne pas être effectuées.

La chaleur de vaporisation des carburants A et B es-t de l'ordre 10 de 140 cal/g, soit 585 joules/g, donc relativement proche de celle des carburants classiques (70 a 80 cal/g, soit290 à 335joules/g). Par contre, dans un carburant constitué de mé-thanol, au contraire, la chaleur de vapori-sation est -très élevée (262 cal/g soit 1095 joules/g) et la carburation exige alors un apport important de chaleur extérieure. Par exemple, pour obtenir un litre de mélange carburé à richesse 1, il ;faut, à 25 C sous 1 atmosphère (0,1 MPa) :

188 joules (44,9 cal) pour le méthanol 25,9 " ( 6,2 cal) pour un carburant classique 56 à 57 joules (13,4 à 13,7 cal environ) pour les mélanges du type A ou B.

L'indice d'octane élevé (RON proche de 110) de l'acétone, qui est le constituant le plus volatil des Mélanges décrits, confère a ces carburants un ~R faible (le ~ R renseigne sur l'équilibre en octane le long de la courbe de distillation), ce qui est très satisfaisant pour améliorer le comportement du moteur en accélération à partir de bas régimes.

Ces carburants ajoutés à des constituants de ~R élevé (par exemple effluents de reforming catalytique, essen-ces contenant une très forte propor-tion de ces effluents) permettent d'obtenir un ~R satisfaisant.

Dans un exemple précis, on a obtenu un ~R très satisfaisan-t de 7,5 en ajoutant 25 % poids de mélange A et 5 % de mé-thanol dans une essence ayant initialement un ~R élevé de l'ordre de 12,5.

On note que dans la présen-te inventlon,l'ajout de methanol à une essence addi-tionllée d'un melange butanol-acétone augmente les indices d'octane d'un -tel mélange avec effe-t synergétique et que, simultanément, la présence clu mélange butanol acétone permet de diminuer de façon sensible les deEauts du méthanoJ, notamment le phénomène cle demixion. Tout se passe comme si le méthanol d'une part et le melange butanol-acétone d'autre part se stimulaient l'un l'autre.
Un autre avantage des carburants ou combustibles selon l'invention, tels que les carburants A ou B définis ci-dessus, en mélange avec une essence classique et en mélange avec du méthanol est comme indiqué plus haut qu'ils ne donnent pas lieu à des risques de démixion en présence d'eau, comme c'est le cas, par exemple, d'un carburant à forte concentration en méthanol.
Il en résulte que les carburants ou combustibles selon l'inven-tion tolerent la présence de quantités d'eau, quantités qui peuvent atteindre, par exemple, selon les compositions des melanges utilisés, jusqu'à 100 g d'eau ou plus par litre de mélange, a 0C.
Les mélanges butanol-acétone renfermant éventuellement de l'isopropanol et/ou de l'éthanol, sont preparés par toute méthode adéquate, par exemple par simple melange des constituants qui les composent. ~ais on a également découvert qu ! un moyen particulierement avantageux de les obtenir, consiste (a) à
preparer des enzymes cellulolytiques par fermentation d'un orga-nisme approprie, (b) à hydrolyser ensuite au moins un substrat cellulosique au moyen des enzymes cellulolytiques préparés à
l'étape ~a) de facon à obtenir un hydrolysat et (c) à effectuer une fermentation dudit hydrolysat.
- L'organisme approprié utilisé dans l'étape (a) pour la production d'enzymes cellulolytiques est généralement un champignon appartenant de préférence aux genres Sporotrichum, Polypo~us, E'usarium,`Penicillium, M~rotheciurn e-t Trichoderma ou une bactérie appartenant de preférence au genre Clostridi.um.
Les subs~rats cellulosiques utilisés dans l'étape (b) sont, par exemple, ceux obtcnus apres pretraitement de vieux papiers, de paille de céréales, de bagasse, de rafles et I tiges de ma;s de déchets de scier.ie ou forestiers de.bois ~ feuillus et de résineux. Ces pretrai-ternents ~eu~ent''''~~~''~''~~' .. . . . ................ ... .. _ .. _ ..... ..

, .

~ 9~3 ~

être mécaniqLIes (broyage par exeMple) et/ou chimiques (par exernple par traitement à la soude, de pré-Férence avec environ 6 % en poids de soude/
poids de substrats). L'hydrolyse en sucres ~réac-tion enzymatique) qui fait l'objet de l'étape ~b),est ensuite réalisée selon les rnoyens habituels, de préférence en-tre 30 et 60C à un pH compris généralement entre 3,5 et ~,5, C85 conditions opératoires dépsndant essentiellement de la nature du système en~ymatiqus .
Sur les hydrolysats ainsi obtenus au cours de l'étape ~b), supplémentés en éléments nutritifs, on eF-fectue la fermentatiorl clui Fait l'objet de l'étape [c~. Ces organismes sont des bactéries, appartsnant ds pré-Férence au genre Clostridium. La Fermentation est efFec-tuée de façon anaérobie à une -température comprise généralemen-t entre 25 et 40 C
et à un pH généralement compris entre 4 et 7,5.

Les facteurs qui influent sur la composition des mélanges obtenus sont ]a souche u-tilisée, le substrat et les conditions de -Fermentation, c'est-à-dire le pll, la température, la composition du milieu, notamment la source d'azote.

Plus précisément, les organismes utilisés pour la -Fermentation acétone/butanol,sont des bactéries qui appartiennent généralement au genre Clostridium. Les espèces utilisées ont été décrites sous les noms de Clostridium saccharoacstobutylicium, Clostridium acetobutylicum, _ostridium saccharobutyl acetonicum, Clostridium ~ a~o~ lic~. b'espèce type est Clostridium acetobutylicum.

Les organismes utilisés pour la fermentation butanol/isopropanol, qui sont proches des précédents, appartiennent aussi au genre Clostridium.
Les espèces utilisées ont été décrites sous les noms de Clostridium propylbutylicum, Clostridium viscifasciens mais les espèces types préférées dans la présente invention sont Clostridium butylicum, ainsi que Clostridium beijerinckii et Clostridium toanum.

Les conditions opératoires ainsi utilisées permettent d'obtenir :
a) pour la fermentation acétone/butanol, un mélange dont la composition en poids est par exemple la suivante :
- n-butanol : 40 - 80 %
- acétone : 15 - 45 %
- éthanol : 0 - 15 %

b) pour la f`ermentation butanol/isopropanol, un carburant dont la composition en poi.ds est par exemple la suivante :
- n-butanol : 45-75 %
- acétone : 2 - 15 %
- éthanol : O - 10 %
- isopropanol : 10 - 30 %
A noter qu'une autre filière originale est possible pour réali.ser une fermentation butanol acétone ou butanol :isopropanol ; cette ~ilière consiste a utiliser non pas des substrats cellulosiques mais des topinambours que, après lavage, extraction e-t pressage, on soumet à une hydrolyse en vue d'effectuer ensuite une fermentation de l'hydrolysat obtenu.
Exemple 1 On réalise un mélange contenant 25 % en poids du carburant A
défini dans la partie générale de cette demande de brevet avec 75 % en poids d'une essence en prcvenance d'une unité de crac~ing catalytique dont l'indice d'octane RON est as et l'indice d'cctane MON ~0.

On réalise également un mélange contenant SO % en poids du carburant A avec la même essence qua ci-dessus.

On réalise ensuite deux autres mélanges avec la même essence que ci-dessus. le premier de ces mélanges renfermant 25 % en poids du carburant ~ dé-fini dans la partie générale de cette demande de brevet, le deuxième de ces mélanges renfermant 50 % en poids de ce mêrne carburant B.

Les indices de mélange des carburants A et L dans les quatre mélanges ainsi obtenus sont donnés dans le tableau II. Les indices sont supérieurs en ajoutant du méthanol aux quatre mélanges expérimentés :
en effet on a constaté que l'ajout de méthanol se traduit par une augmen-tation de 0.3 point à 0.4 point de l'indice d'octane RON ou MON à chaque pourcent de méthanol ajouté (en poids par rapport au carburant ou combus-tible). Ainsi, en ajoutant 5 % en poids de méthanol, les indices RON et MON du premier mélange du tableau II, passent respectivement à 101,8 et 88,3 et les indices RON et MON du troisième mélange du tableau II passent respec-tivement à 105,9 et 90.

TAE LEAU - I I

. Carhuran-t ou Cornbus- Indice d'octane de melange tible obtenu (X poids RON MON

25 % du mélange - AA : 100,0 A : 86,5 50 % du mélange AA : 100,8 A : 87.2 25 % du mélange O~ : 104.0 ~ : 88,1 50 % du mélange 8~ : 104,0 3 : 88,2 Indice~ d'octane Pour mémoire :
mélange A seul 99,5 86,4 mélange El seul 101,2 87,0 Exemple 2 Le tableau III montre la tolérance en eau admise par les carburants ou mélanges de carburants selon l'invention.

On constate que, dans les carburants expérimentés, les meil-leures tolérances à l'eau sont obtenues pour des carburants ou combus-tibles conformes à l'invention renfermant des quantités relativement irnportantes du mélange butanol et acétone (par exemple 50 %). En fait dans la pratique, on choisit actuellement des carburants ou des combus-tibles renferman-t beaucoup moins du mélange butano-acétone, qui ont donc des tolérances à l'eau moins bonnes mais qui on-t l'avantage d'être utilisés sans modifications et même sans réglage des moteurs qui peuvent fonctionner ainsi indifféremment avec les carburants ou combustibles ` commerciaux actuels ~essence, supercarburan-t, gasoil, fuel etc.. ) etavec les carburants ou combustibles conformes à l'invention. En bref, on ne doit pas perdre de vue le fait que les contraintes commerciales obligent souven-t à utiliser des carburants ou combustibles dont les compositions ne correspondent pas fatalement aux composi-tions donnant les meilleurs résultats. Ceci explique l'éventail assez large des four-chettes de concentrations des divers constituants données à titre d'exemples préférés dans ce-tte demande de brevet.

~lS~

TABLEAU - III

Composition du carburant (~ en poids)(l'essence supe Tolérance en eau classique u-tili.sée renferme (,~uanti-té d'eau admissible à 0C en g/l~
en poids 65% d'aromatiques) _ ¦
Essence super 92 % 0,50 classique Méthanol 8 %
. ... _ I
Essenc~ super 85 % 1,00 ' classique Méthanol15 %
. . __ _ _ _ Essence super 87 % 3,25 Méthanol ~ %
. A S %
. _ _. . .. _ __ . __ _ Essence super 75 ~
classique 9 Méthanol1S %
A 10 %
~ _ _ _ __ .
Essence super 67 ~ 22 cla~sique Méthanol13 %
A 20 % .
. . .___.. _ ~
20Essence super . 50 classique Mélange ~ 50 S9 % butanol 6 % acétone 60.5 27 % isopropanol . ... _ Essence super 50 classique Mélange 50 66 % butanol 29 % acétone 52,5 5 % éthanol _ _ ..

Essence super 50 classique Mélange 45 59 % butanol 59 8 8 % éthanol 6 % acétone 27 % isopropanol Méthanol 5 _ _ __ Essence super 50 classique Mélange 50 66 % butanol 51,9 29 % acétone 5 % éthanol Méthanol 5 A partir d'une suspenqion à 10% poids de papier journal broyé, on réalise une hydrolyse en sucres en utilisant cornrne cellulases un filtrat de culture du champignon Trichoderma viride 4M 9414, à raison de 10 unités internationales par gramme de substrat. On obtient ainsi en 4d heures. à 50C et à pH 4.8, 38 g ds sucres réducteurs dont 29 g de glucose.

A partir d'une suspension à 10 % de paille traitée à la soude, on obtient,dans les mêmes conditions, 46 g de sucres réducteurs dont 10 20,5 g de glucoss et 15 g d'aldopentoses.

On effectue sur une pcrtion de ces hydrolysats, supplémentés en éléments nutritifs, la fermentation acétonobutyliquel selon les tech-niques connues, à 30C et à pH initial 6, en présence de la bactérie Clostridium acetobutylicum. A partir de l'hydrolysat de papier journal, on obtient, en 70 heures, avec un rendement pondéral de 2B,5 %,un mélange C renfermant en poids, 66 % de butanol, 29 % d'acétone et 5 % d'éthanol.
A partir de l'hydrolysat de paille, on obtient, en 70 heures, avec un ren-dement pondéral de 27 %, un melange D renfermant en poids, 73 % de butanol, 25 % d'acétone et 2 % d'éthanol.

E~EMPLE 4 Sur une autre portion des hydrolysats préparés dans l'exem-ple 3, on réalise une fermentation butanol/isopropanol, selon des techniques classiques, en présence dela bactérie Clostridium butylicum.
On opère à 37C et à pH initial 6,5. On choisit un temps d'incubation de 100 heures; on obtient, à partir de l'hydrolysat de papier journal, avec un rendement pondéral de 26,5 %, un mélange E ren-Fermant, en poids, 65 % de n-butanol. 5 % d'éthanol, 16 % d'isopropanol et 14 % d'acétone;
on obtient, à partir de l'hydrolysat de paille, avec un rendement pondé-ral de 31 %, un mélange F renfermant en poids, 59 % de n-butanol, 8 % d'éthanol, 6 % d'acétone et 27 % d'isopropanol.

Le tableau suivant IV indique les indices d'octane RON et MON des mélanges obtenus dans les exemples 3 et 4.

~ ~i9~

TAULEAU - IV

, ~ __ R [~ N M O N

C100,5 87,2 . _ _ D99,9 86,6 _ ~_ I
ElO2,1 87,6 __ _ FI 103,5 88,3 Ies mélanges C, D, E et F ainsi préparés conviennent parfaitement pour être mélangés (a) à une essence classique ou à un fuel ou un gasoil et (b) à du méthanol dans les proportions précédemment indiquées pour fournir ainsi un excellent carburant ou combustible. On rappeile que par pourcent de méthanol, on élève de 0,3 à 0,4 point environ les indices d'octane RON et MON.

Exemple 5 On reprend le mélange qui renferme en poids 75 % d'alcool butylique et 25 % d'acétone. On le mélange a un gasoil ordinaire du commerce (dont les carac-teristiques sont données dans le tableau I) dans les propor~
tions suivantes en poids : 80 % de gasoil et 20 % du mélange A (c'est-a-dire finalement : gasoil 80 %
butanol 15 %
acétone 5 %).
Les caractéristique ainsi obtenues par mélange du gasoil et du mélange A sont comparées dans le tableau V. On ob-tient des caracté-ristiques légerement meilleures en ajoutant 5 % de méthanol en poids par rapport au mélange global. Aucune démixion ne se produit.
.

:~`

~, .

~ .3'~ ~*~

TABLEAU V

. _ _ _ __ . .
~aso:il cornmsrcial B0% gasoil ~
. 20% rnélange A
__ tpoi~s~
Masse volumique à 20C tg/ml) 0,8275 0,~21 P.C.I. (Kjoules/k~) 4241940369 (pouvoir calorlfique) \Jiscosité à 20C 4.16 centistokes 2.91 90it 9.16 x 10-6 m2/sec . .
Indice de Cétane 54 41 Point éclair tC~ 78C 10 Point de trouble. [C) - 2 à -3 - 1 à - 2 Point d'écoulement tC) -15 à -18 -15 à -18 Température limite de flltrabilité tC) - 7 ~ - 8- 4 à - 5 ....~ Le gasoil comrnercial utilisé ci-dessus était additivé pour obtenir de bonnes caractéristiques à froid tGasoil hi.ver).
Exemple 6 On a répété l'exemple 5 en utilisant successivement deux gasoils légèrement dif-ferents de celui utilisé dans l'exemple 5 à savoir un gasoil non "addi-tivé" et un gasoil type "été". Les résultats ob-tenus sont indiqués respectivement dans les tableaux VI et VII

TAOLEAU VI

Gasoil commercial ncn 80% gasoil ~ 20% mé-additivé lan~e A
.. ... .... ..
20 Point.de trouble tC) ~ 7 + 9 Point d'écoulement (C~ - 3 - 6 Température limite de .
filtrabilité [C~ _ + 7 + 6 - 14 _ TABLEAlJ VII
_ _.
Ga~ui' commrrcial ~0% gasoil ~ 20% rné- ¦
_ _ _ _ _ _ _ _ _ la ~,e A _ Point dE trouble tC~ l 3 ~ 1 Point d'écoulement ~C) - 12 - 15 Temperature limite de flltrabilité ~C~ _ ~ 1 - 5 ... ~ _ . _ ~-- ~ __.

Il apparait, au vu des -tableaux V à VII, que l'addltion d'un mélange Butano~Acétone à un gasoil, permet d'obtenir un carburant très convenable dont les carac-téristiques, si elles ne sont pas jugés suffi-san-tes, peuvent touJours a-tre corrigées facilemen-t, par exernple, par l'ajout d'additifs appropriés. L'avantage du carburant ainsi obtenu est de pouvoir lui ajouter du mé-thanol, sans que se produise un phénomène de démixion.

Exemple 7 On a effectué un essai moteur pour tester la faculté de mise en oeuvre d'un carburant renfermant un mélange à 80 ~ de gasoil de l'exemple 5 e-t a 20 % de mélange A.

Le moteur choisi est un moteur de traction, à préchambre type Ricardo, dans son état standard de réglage pour le gasoil ordinaire.

Malgré les différences de propriétés du gasoil additivé, aucune modification n'a été apportée sur les réglages du moteur pour l'essai, et par conséquent aucune optimisation nouvelle n'a été recherchée à ce stade en ce qui concerne les émissions e-t les rendements.

Dans ces conditions, les résultats obtenus pour deux régimes caractéristiques du moteur (régime de couple maximum : 2000 tr/min et régime maximum du-moteur : 4150 tr/min) sont indiquées dans les tableaux VIII et IX.

TABLEAU V:[II
trégime de couple maxlmurn : 2000tr/rrlin) __ ~ _ _ _ . . Puissance CV (DIN) 12,B 26,U 39,0 4B,4 _ _ _ _ .
Consommation spéciFique avec 2404 19931887 1955 gasoil seul tkcal/ch h) _._ . ~ _ _ Consommation spéciFique avec 2334 1900 18Z3 1871 gasoil ~ mélangE A [80%-2n%~
tkcal/ch.h) _ ,,, __ _ _ Température échappement avec 245 3B2 475 575 gasoi.l reul tC) . _ _ _ _ Température échappement avec 210 320 450 550 gasoil -~ mélange A t80%-20~) ~ C~
___. _ _ ___ Fumées avec gasoi.l seul 0,7 1,6 1,5 2,2 tIndicr~ Bosch~ _ _ ~ _ Fumées avec gasGil seul ~ 0 6 0 7 1 2 2 1 mélange A t80%-20%~ . , , , tIndice BGsch~ . _ _ TABL.EAU IX
trégime maxirnum du moteur : 4150tr/min) _ _ _ Puissance CV (DIN) 18,3 36,5 54,8 73,0 _ _ ~ _ ____ __ Consomrnation spécifi~ue avec 4358 2929 2503 2443 gasoil seu] tkcal/ch.h) ~ _ __ Consommation spécifiGue avec 4408 2971 2440 2411 - tkcal/ch.h) ~__ __ . __ Température échappement avec 360 440 540 685 gasoil seul tC~
.. . ...... ~ _ . . I
Tempr'~ra-ture échappement avec 365 445 540 685 30 gasoil .~ mélange A t80~-2n%~
tC~
. .. _ . .
Fumées avec gasoil seul 0,B 1,3 1,1 0,9 tIndice _osch~ _ _ . _ Furnées avec gasoil seul ~ 1,0 1,2 1,0 0~7 mélange A tB0%-20~
tIndice Bosch) _ _ _ ._ Il faut remarquer que les comparaisons on-t ete effectuees à m8me pui.ssance. Cependant le pouvoir calorifique au litre du mélange Gasoil -~ mélanye acetone butanol est un peu plus faible que celui du yasoil de base c'est~a-dire du gasoil commercial util.ise seu]..
Les puissances maximales observees ont ete ainsi de 50,2 CV (DIN) à 2000 tr/minavec le gasoil de base (50,2 CV DIN) 48,4 CV (DIM) à 2000 tr/min a~ecle gasoil -~ melange A
(80-20%) (48,4 CV DIN) 75,5 CV (DIN) à 4150 tr/min avec le gasoil de base (75,5 CV DIN) 73 CV (~IN) à 4150 tr/min avec le gasoil + mélange A
(80-20%) (~3 CV DIN) Cela est conforme avec les pouvoirs calorifiques au litre respecti~s et aux légers gains de rendement observes, puisque les pompes d'injection sont volumetriques. Un leger réglage de la pompe permettrait de retrouver les puissances nominales sans inconvenient, si le gain de rendement ne suffisait pas.
Mais ce reglage n'est plus necessaire en ajoutant aux carbu-rants étudies ci-dessus, 5%, par exemple, de methanol (en poids:). L'effet du méthanol est etudie dans l'exemple. 9, pour ce qui concerne la tolerance a l'eau.
- Exemple 8 On a determine l'indice de cetane de divers carburants dont la compositi.on est indiquee dans le tableau X.

~L~ 5~
,., TABLEAU X
. . _ _ ~ ~.... .
Gasoil de base de l'exemple 1 seulIndice de cétane 54 90~ ~ 10~ Mélange A 49 (défini dans l'exemple 1) ..
80~ ~20~ Melange A 41 70% ~ 30% Mélange A 36 50% ~ ~ 50% Mélange A 30 . , ,. ..........._ ~____ _ I .
Il est possible d'utiliser un plus fort pouraentage du melange A et d'obtenir un indi.ce de cétane correck, ~ la condition ~nutefois d'" addi.tiver" le ca.rburant obtenu par ajout !~

3~ d'un pt.'U d'~uile (par exernple véaét.ale, ou rninérale uu autre~ ou de toutautre additif approprié pOUI' obtenir une vi.scDsite adéqlJate b~ par des ameliorclnts de l'indice de cétane, par ex¢mple ceux du type ni-trates d'alkyles, eto ...
Toutes les considératiorls qui précédent sont d'ailleurs valables pOUI' des carburants renfermant du méthanol et également à base (a) d'un gasoil et (b) d'un mélange d'alcool butylique (n--butanol),d'acétone et d'isopro-panol. L'ajout de méthanol augmen-te l'indice de cétane, à rai.son environ de 0.35 poi.nt a chaque fois que l'on ajou-te 1 pour cent en poids de méthanol.
10 Exemple 9 Cet exemple a pour but de démon-trer qu'aux carburants ou combustibles selon l'invention, l'on peut ajouter des quantités non négligeables de méthanol qui ne pe~lt être utilisé seul. On rappelle qu'on ne peu-t ajouter directement du méthanol à un gasoil en raison de phénomènes de démixion spontanée, aggravée par la présence, même faible, d'eau. Lesdits mélanges du type acétone-butanol peuvent tenir~lieu de tiers solvants et permettent ainsi l'ajout de méthanol dans des quantités qui dépendent de la nature et des pourcentages des composants qui constituent le carburant ou le combus-tible.

I,e Tableau XI suivant indique les pourcentages en poids de méthanol à ne pas dépasser pour ne pas diminuer la stabilité, la séparation au froid et la séparation à la température ambiante de différents carburants renfer-mant a) du gasoil utilisé dans l'exemple 1 ou un gasoil US 2D à 35 % poids d'hydrocarbures aromatiques et b) le mélange A renfermant en poids 75 % de butanol et 25 % d'acétone ou le mélange B renfermant en poids 70 % de butanol, 15 % d'acétone et 15 % d'isopropanol.

TQOLEAU Xl INFLUENCE DE L'ADDITION DE METHANOL ABSOLU (% POIDS) Composition do Mélanga Gasoil de l'exernple 1 de base Stabilita Séparation au S~paration à la . - - - ~ froid ternpa.arnbiante Gasoil ~ .
BO% poids ,-'~ 9,1 11,1 13,0 20% poids . . ~ __ _ . _ . . . __ _ ~__ 10 Gasoil ~ 4,8 7,0 9,1 / 10~ poicls . _ _ Gaso:il ~
80% po ~ B 9,1 11,1 14,9 ~ 20% poids Gasnll ~ _ . _ 90% po ~ 4,fl 7,n 9,1 1_0_poids _ _ _ ~
GASOIL US 2 n ~35~ d'aroma-tiques) - - . __ Gasoil 80% p ~ A 14,9 16,7 20,0 / 20% poids _ ~ . . _ __ _. _ Gasoil ~
. 90% poi ~ 7,0 9,1 11,1 10% poid s ~ . _ _ _ Gasoil 80% poi ~ 11,1 13,0 18,4 / 20% poids _ _ ~ __ Gasoil /
90% ~ 7,0 9,1 1,1,1 30 / 10% poids . . ~ _ __ _ i'7~ ~

Exemple lO
On indique ici dans le tableau XII quelques caractéris-tiques de carbu-rants au-tomobiles à faibles concentrations en mélange butanQl-acétone-éthanol (en poids : 65 % de butanol, 30 % d'acétone et 5 % d'éthanol).

TABLEAU XII

¦ Composition de l'essence (en poids) ¦ % essence (à 38 % d'arornatique) ¦ 94 ¦ 90 ¦ 90 ¦ % méthanol ¦ 4 ¦6,5 ¦ 8 ¦ % mélange butanol-acétone- ¦ 2¦ 3,5 ¦ 2 10 ¦ éthanol (M.B.A.E.) Masse volumique à 20 C (g/ml) ¦ 0,756 ¦ 0,757 0,757 Presslon de vapeur Reid (millibars) I 709 696 1 716 ¦ Gommes ¦ O ¦ O ¦ O

¦ Distillation ¦ Point ini-tial 136 C 138 C 136 C
¦ % distillé à 70 C ¦31 % ¦36 % ¦38 %
I % distillé à 100 C ¦51 % ¦53 % 154 %
¦ Point final ¦196 C ¦193 C ¦191 C
~ l l l l ¦ Indice d'octane research ¦99,5 ¦100,0 ¦100,6 20 ¦ Indice d'octane moteur - l89,0 ¦88,8 ¦89,0 La tolérance en eau est de l'ordre de 3 g par litre environ et d'une façon générale croit d'une part avec le rapport méthanol et d'autre part avec le pourcentage d'hydrocarbures aromatiques dans l'essence utilisée.
Exemple 11 On a soumis un litre de jus de topinambour, obtenu par pressage dans une presse hydraulique, des tubercules broyés, à une hydrolyse acide en l'acidifiant à pH 2 avec l'acide sulfurique et en le maintenant 30 minutes à 90 C, puis ramené le pH à 6,0 avec de la potasse. On y a ajouté stérilement les éléments nutritifs suivants contenus dans 2 litres d'eau (NH4)2 S04 : 9g;

K2HP04: 1,5 g ; Mg S04, 7 H20 : 0~3 g i ex-trait de levure : 0,75 g ;
CaC03 :4,5 g. On a ensemencé anaérobiquement avec 200 ml d'une préculture de Clostridium acé-tobutylicum préparée sur le même milieu et laissé la fermentation se dérouler à 33. Après 48 h~on a obtenu avec un rendernent de 18 % par rapport aux sucres mis en jeu un mélange renferrnan-t 70 % de butanol, 27 % d'acétone et 3 % d'éthanol.

Exemple 12 :
On a effectué une expérience similaire mais en rempla~ant l'étape d'hydrolyse acide par une stérilisation de 20 minutes à 110 . Après cul-ture de la même souche de Clostridium acétobutylicum~on a obtenu en 3 jours avec un rendement de 22 /0~ par rapport aux sucres mis en je,uJun mélange renfermant 69 % de bu-tanol, 27 % d'acé-tone et 4 % d'éthanol.

Exemple 13 :
On a effectué un autre essai dans lequel le jus était obtenu par macération de lamelles de topinambour de 1 mm d'épaisseur (1 kg de topinam-bour pour 2 li.tres d'eau). Le pH a été amené à 2,5 par addition d'acide sulfurique et la macération effectuée 45 minutes à 90 . Le jus ob-tenu a été neutralisé à pH 6 avec de la potasse et les mêmes éléments nutritifs que dans l'exemple 1 ajoutés pour obtenir les mêmes concentrations finales.
La culture de Clostridium acétobutylicum a été ensuite effectuéecomme pré-cédemment et on a obtenu en 48 heures un mélange de carburants composé de 70 % de butanol, 27 % d'acétone et 3 % d'éthanol avec un rendement de 23 %
par rapport aux sucres mis en jeu en 48 heures.

Claims

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suite

1. Carburants ou combustibles caractérisés en ce qu'ils sont constitués d'un carburant ou d'un combustible classique choisi dans le groupe comprenant les essences d'hydrocarbures, les gasoils et les fuel-oils domestiques; d'un mélange de butanol et d'acétone ou d'un mélange de butanol, d'acétone et d'isopropanol et/ou d'éthanol; et de méthanol.

2. Carburants ou combustibles selon la revendication 1, caractérisés en ce qu'ils sont constitués en poids: de 5 à 97%
de carburant ou de combustible classique; de 1 a 95% d'un mélange renfermant, en poids, 40 à 85% de butanol et 15 a 60%
d'acétone; et de 1 à 25% de méthanol.

3. Carburants ou combustibles selon la revendication 2, caractérisés en ce qu'ils sont constitués de 5 à 95% de carburant ou combustible classique, de 5 à 95% dudit mélange de butanol et d'acétone; et de 1 à 25% de méthanol.

4. Carburants ou combustibles selon la revendication 2, caractérisés en ce qu'ils sont constitués de 3 à 15% de méthanol.

5. Carburants ou combustibles selon la revendication 2, caractérisés en ce qu'ils sont constitués de 7 à 12% de méthanol.

6. Carburants ou combustibles selon la revendication 2, caractérisés en ce qu'ils sont constitués de 65 à 93% de carburant ou combustible classique et de 35 à 7% dudit mélange de butanol et d'acétone.

7. Carburants ou combustibles selon la revendication 6, caractérisés en ce qu'ils sont constitués de 75 à 90% de carburant ou combustible classique et de 25 à 10% dudit mélange de butanol et d'acétone.

8. Carburants ou combustibles selon la revendication 2, caractérisés en ce qu'ils sont constitués de 35 à 85% de car-burant ou combustible classique et de 15 à 65% dudit mélange de butanol et d'acétone.

9. Carburants ou combustibles selon la revendication 8, caractérisés en ce qu'ils sont constitués de 45 à 80% de carburant ou combustible classique et de 20 à 55% dudit mélange de butanol et d'acétone.

10. Carburants ou combustibles selon la revendication 2, caractérisés en ce qu'ils sont constitués de 80 à 96% de carburant ou combustible classique, de 1 à 10% dudit mélange de butanol et d'acétone et de 3 à 10% de méthanol.

11. Carburants ou combustibles selon la revendication 1, caractérisés en ce que ledit mélange renferme en poids de 50 à 85% de butanol, de 15 à 25% d'acétone et de 5 à 35%
d'isopropanol.

12. Carburants ou combustibles selon la revendication 1, caractérisés en ce que ledit mélange renferme en poids de 40 à 80% de butanol, de 15 à 45% d'acétone et de 1 à 15%
d'éthanol.

13. Carburants selon la revendication 2, caractérisés en ce que ledit mélange renferme en outre de l'isopropanol et de l'éthanol.

14. Carburants selon la revendication 2, caractérisés en ce que ledit mélange renferme en poids de 45 à 75% de butanol, de 15 à 25% d'acétone. de 10 à 30% d'isopropanol et de 1 à 10%
d'éthanol.

15. Procédé pour l'obtention de carburants ou combustibles tels que définis dans la revendication 1, caractérisé en ce que l'on mélange ensemble un carburant ou un combustible classique choisi dans le groupe comprenant les essences d'hydrocarbure, les gasoils et les fuel-oils domestiques, un mélange de butanol et d'acétone ou un mélange de butanol, d'acétone et d'isopropanol et/ou d'éthanol; et du méthanol; ledit mélange de butanol et d'acétone ou de butanol, d'acétone et d'isopropanol et/ou d'éthanol étant obtenu suite à la mise en oeuvre des étapes suivantes:
a) préparation d'enzymes cellulolytiques par fermentation d'un organisme approprié;
b) hydrolyse d'au moins un substrat cellulosique au moyen des enzymes cellulolytiques préparées à l'étape (a) de façon à
obtenir un hydrolysat; ou bien c) hydrolyse de topinambours préalablement lavés,extraits et pressés de façon à obtenir un hydrolysat; et d) fermentation par l'organisme de l'étape (a) de l'hydrolysat obtenu de l'étape b) ou c).

16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel ledit organisme approprié producteur, dans l'étape (a), d'enzymes cellulolytiques est une bactérie appartenant au genre Clostridium, ou un champignon appartenant aux genres Sporotrichum, Polyporus, Penicillium, Fusarium, Myrothecium et Trichoderma.

17. Procédé selon la revendication 15, pour la fermenta-tion acétonobutylique, caractérisé en ce que dans l'étape (d) l'on effectue la fermentation de l'hydrolysat en présence d'au moins une bactérie du genre Clostridium choisie dans le groupe constitué par les espèces:
Clostridium saccharoacetobutylicum, Clostridium acétobutylicum, Clostridium saccharobutyl acétonicum, et Clostridium saccharoperbutylicum.

18. Procédé selon la revendication 15, pour la fermen-tation butanol/isopropanol, caractérisé en ce que dans l'étape (d)l'on effectue la fermentation de l'hydrolysat en présence d'au moins une bactérie du genre Clostridium choisie dans le groupe constitué par les espèces:
Clostridium propylbutylicum, Clostridium viscifasciens, Clostridium butylicum, Clostridium beijerinckii et Clostridium toanum.