Biolubrifiants et lubrifiants biosourcés

Les machines nécessitent de l’huile et de la graisse pour fonctionner, et désormais, il existe des biolubrifiants fabriqués à partir d’huiles végétales et de plantes, offrant une alternative naturelle aux produits traditionnels dérivés des combustibles fossiles.

Notre planète dépend fortement de l’utilisation et de la consommation de combustibles fossiles (comme le pétrole, le charbon et le gaz naturel) pour satisfaire ses besoins énergétiques. Il est donc clair que notre économie basée sur le pétrole ne peut pas être maintenue indéfiniment en se reposant uniquement sur des huiles et des matériaux fossiles bon marché et non renouvelables.

Des alternatives à l’essence, au diesel et à d’autres formes de combustibles fossiles ont déjà été mises en œuvre sous forme de carburants de transport à base de biomasse, tels que le biodiesel, le bioéthanol ou l’éthanol utilisé comme carburant. Les biocarburants dérivés de la canne à sucre et des cultures oléagineuses, qui étaient inexistants il y a quelques décennies, deviennent désormais courants avec l’installation de pompes à biocarburant avancées dans les stations-service du monde entier. Il est donc logique que, tout en remplissant nos véhicules avec des biocarburants, nous devrions également les alimenter en « Biolubrifiants ».

Les lubrifiants, ou « lub » pour faire court, sont des liquides et des solides gras utilisés pour améliorer la facilité de mouvement entre deux surfaces d’accouplement. Les lubrifiants réduisent les frottements, la surchauffe, l’usure mécanique et la corrosion des parties métalliques et mobiles.

La plupart des lubrifiants utilisés aujourd’hui sont composés de plus de 70 % d’huiles dérivées du pétrole, plus un mélange d’additifs et de produits chimiques qui modifient les propriétés naturelles des huiles de base pour répondre à des exigences spécifiques.

La majeure partie de la consommation mondiale d’huiles et de lubrifiants est utilisée dans des produits comme les huiles moteur, les huiles de boîte de vitesses, les fluides de transmission et hydrauliques, ainsi que dans les huiles et graisses industrielles générales, la grande majorité étant encore basée sur des huiles minérales.

Aujourd’hui, les préoccupations mondiales concernant la pollution environnementale causée par de nombreux lubrifiants à base de combustibles fossiles ont généré une tendance mondiale croissante à promouvoir de nouveaux lubrifiants à base de bio et d’autres lubrifiants renouvelables et biodégradables.

Les biolubrifiants désignent principalement les huiles liquides dérivées de matières premières renouvelables ou de biomasse. Les biolubrifiants se forment par le chauffage de la biomasse en l’absence d’oxygène, un processus appelé pyrolyse, ou par combustion partielle dans une atmosphère d’oxygène limité, pour produire un liquide semblable à de l’huile. Cette huile brute bio est ensuite raffinée en divers autres produits à base de biolubrifiants et d’huiles bio.

Cependant, il existe certains problèmes techniques associés à ce processus de conversion, car la valeur acide et la teneur en eau de l’huile brute bio obtenue sont élevées, de plus, de l’énergie (potentiellement dérivée de combustibles fossiles) doit être consommée pour sa production.

Les huiles végétales, quant à elles, sont principalement composées de différentes huiles naturelles, de graisses et d’acides, ce qui les rend biodégradables et non toxiques. Bien que ces huiles naturelles puissent avoir d’excellentes propriétés de lubrification sans nécessiter d’additifs supplémentaires et se présentent dans une gamme de viscosités, certaines propriétés de certains types d’huiles végétales, telles que les bas points de fusion et la stabilité oxydative, peuvent limiter leur utilisation en tant que biolubrifiants.

Historiquement, les terres agricoles étaient uniquement utilisées pour la production alimentaire, mais aujourd’hui, les activités agricoles incluent la culture de récoltes à des fins non alimentaires, qu’il s’agisse de produits comestibles ou non comestibles. Ces cultures comprennent les huiles végétales, les huiles d’esters de cire, les huiles de plantes et les biolubrifiants à base de glucides, ainsi que l’huile de colza, l’huile de tournesol et l’huile d’olive, qui trouvent toutes des applications industrielles, les huiles végétales étant une source majeure pour la production de biolubrifiants.

La substitution des combustibles fossiles et des huiles minérales par une nouvelle huile lubrifiante biodégradable peut aider à réduire significativement l’impact environnemental et la pollution. Les huiles végétales et de tournesol ont été utilisées comme forme de lubrification des machines et pour les propriétés de massage de la peau humaine pendant des milliers d’années, car elles présentent l’avantage, par rapport aux huiles minérales, d’être biodégradables et non toxiques.

D’autres types de ressources renouvelables non toxiques comprennent des plantes sauvages, des matériaux biogénétiques et des produits animaux, ainsi que des résidus et des déchets issus de la production agricole et même forestière.

Les huiles végétales possèdent un grand nombre d’autres qualités inhérentes qui leur confèrent un avantage sur les huiles pétrolières conventionnelles en tant que matières premières pour les biolubrifiants. Certaines qualités des huiles végétales, telles que leur excellente biodégradabilité et leur faible écotoxicité, sont particulièrement importantes pour les huiles et lubrifiants utilisés dans des zones sensibles sur le plan environnemental, comme dans les écosystèmes fluviaux ou marins, ou pour les activités où le potentiel de perte ou de déversement du lubrifiant dans l’environnement est élevé.

Certaines des avantages des produits à base d’huiles végétales pour la production de biolubrifiants incluent :

• Bonne viscosité
• Coefficients de frottement bas
• Excellentes propriétés de lubrification
• Écologique, renouvelable et biodégradable
• Faible écotoxicité, non polluant pour l’eau
• Amélioration de l’économie de carburant et réduction des émissions de moteur
• Coût de production faible et dépenses minimales d’élimination

En dépit de ces avantages, il existe également quelques limitations ou inconvénients de ces produits à base d’huiles naturelles :

• Limitations de température de fonctionnement
• Faible point d’éclair et risque d’incendie potentiel
• Vieillissement rapide et dégradation des huiles bio
• Manque de gamme de viscosité
• Mauvaise fluidité à basse température pendant les mois d’hiver
• Compatibilité avec les matériaux d’étanchéité et de joint existants
• Formation facile de boue entraînant un colmatage des filtres et un entretien accru

Bien qu’il existe de nombreux avantages et inconvénients aux biolubrifiants, la chimie a joué un rôle important dans la transformation des ressources biomasse brutes en un lubrifiant utilisable. La production de biolubrifiants à partir de matières premières vertes à base de biomasse est différente de celle des lubrifiants conventionnels fabriqués à partir d’huile minérale.

Toutes les formes de lubrifiants sont formulées à partir d’un ou plusieurs types de fluides de base, mais elles contiennent également des produits chimiques améliorateurs de propriété, communément appelés additifs, ajoutés ou mélangés avec eux pour améliorer leurs propriétés physiques.

Le pourcentage réel d’additifs ajoutés à une formulation particulière varie considérablement en fonction de son application, allant de centaines de parties par million (ppm) pour les agents antifouling et les biocides, jusqu’à 1 % pour des huiles simples et jusqu’à 40 % pour des fluides de traitement des métaux et des lubrifiants de boîte de vitesses. En moyenne, la plupart des huiles de lubrification commercialement disponibles sont constituées d’environ 90 % d’huiles de base et de 10 % d’additifs destinés à améliorer l’écoulement, la lubrification, le vieillissement et la résistance à l’usure.

Aujourd’hui, la demande du marché et le développement de biolubrifiants et de carburants de transport ont accru la compatibilité environnementale, réduit les émissions nocives, amélioré les performances (y compris une durée de vie plus longue et une efficacité du moteur) mais surtout, réduit notre dépendance à l’énergie des combustibles fossiles.

L’épuisement des réserves mondiales de pétrole brut, l’augmentation constante des prix du pétrole et les problèmes liés à la conservation de l’énergie ont suscité un intérêt fort et renouvelé pour l’utilisation d’huiles et de fluides à base de bio.

Ce nouvel intérêt pour l’huile végétale en tant que lubrifiant bio a augmenté avec la sensibilisation environnementale croissante. Les effets nocifs des huiles pétrolières sur l’environnement et la santé humaine deviennent de plus en plus évidents.

En même temps, des biolubrifiants à base d’huile végétale à haute performance et moins coûteux ont été développés et mis sur le marché. L’accent mis sur le développement de fluides industriels renouvelables, biodégradables et respectueux de l’environnement, tels que les biolubrifiants, a conduit à l’utilisation croissante de graisses et d’huiles naturelles à des fins industrielles non comestibles.

Cependant, pour que les « biolubrifiants » soient réussis et adoptés à grande échelle, l’industrie chimique doit également prêter attention à ces développements importants et aux besoins des consommateurs. La chimie joue un rôle essentiel dans la fourniture de solutions aux problèmes de la société, et le passage progressif de l’industrie chimique à des matières premières renouvelables et durables (nourriture, eau, énergie, matières premières) est une nécessité incontournable.

Les lubrifiants et produits à base de bio ont le potentiel de transformer notre monde pour le mieux. Améliorer les technologies de biomasse aidera largement à décentraliser notre production de carburant et de produits chimiques, à réduire l’émission de gaz nocifs dans l’atmosphère et à diminuer la dépendance aux importations de pétrole. Dans de nombreux pays, les produits à base de bio sont désormais reconnus comme essentiels pour l’économie, l’environnement et même la sécurité nationale.

Nous avons terminé l’ère des huiles et lubrifiants à bas prix. Les huiles biodégradables et autres lubrifiants écologiques se dirigent désormais vers une position plus compétitive et acceptée grâce à la hausse des prix du pétrole, aux ressources naturelles limitées, au changement climatique mondial et à une sensibilité environnementale accrue. En conséquence, diverses alternatives aux lubrifiants à base de pétrole sont actuellement à l’étude.

L’accent actuel sur la conservation a entraîné un nouvel intérêt pour l’utilisation d’huiles naturelles modifiées à des fins non comestibles, automobiles et industrielles. Au cours des dernières décennies, des progrès importants ont été réalisés dans l’utilisation de lubrifiants et de graisses biodégradables provenant de sources renouvelables. Aujourd’hui, les biolubrifiants contribuent à lubrifier le monde de manière naturelle.