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National Libmry Bibliothèque nationale du Canada Acquisitions and Acquisitions et Bibliographie Services services bibliographiques 395 Wellington Street 395, rue Wellington Ottawa ON K1A O N 4 Ottawa ON K1A ON4 calada canada The author has granted a non- L'auteur a accordé une licence non exclusive licence allowing the exclusive permettant a la National Library of Canada to Bibliothèque nationale du Canada de reproduce, loan, distribute or sell reproduire, prêter, distribuer ou copies of this thesis in microform, vendre des copies de cette thèse sous paper or electronic formats. la forme de microfiche/fih, de reproduction sur papier ou sur format électronique. The author retains ownership of the L'auteur conserve la propriété du copyright in this thesis. Neither the droit d'auteur qui protège cette thèse. thesis nor substantial extracts fkom it Ni la thèse ni des extraits substantiels may be printed or otherwise de celle-ci ne doivent être imprimés reproduced without the author's ou autrement reproduits sans son permission. autorisation. REMERCIEMENTS J'exprime ici ma reconnaissance à ma directrice de recherche Mme Michèle HEITZ ainsi que mon codirecteur de recherche le professeur Manuel RüBIO de I'Université de Murcia (Espagne). Je les remercie vivement pour tout ce qu'ils m ' o n t apporté pour mener à bien mes travaux de recherche. Je remercie également la direction du Programme C a n a d i e n des Bourses de la Francophonie (PCBF) pour l'apport financier sans lequel je n'aurai pu poursuivre mes travaux. Que la conseillère du programme, Mme Micheline ROBERGE trouve ici ma profonde gratitude. Je remercie particulièrement M. Denis TURCOTTE pour son soutien lors de mes travaux de laboratoires, Mlle Nathalie BREDIN, M. Feroz KABIR et M. Etieme Bouyer (Boubou) pour l'aide apportée durant la rédaction de mon mémoire, M. Abdoudye ToURÉ (professeur au Centre de Formation Technique de Quinzambougou, Bamako), les professeurs et les étudiants gradués du département de Génie Chimique de l'Université de Murcia (Espagne), la direction de l'École Nationale d'Ingénieurs de Bamako ( M a l i ) à travers Messieurs Abdoulaye TRAORÉ (Directeur des Études) et Harouna COULIBALY (Chef du département des Machines Thermiques), M. Nain DUPE de la Société DUPÉ S . 4 Bamako (Mali) et Messieurs Yaya SIDIBÉ, Reinhard HENNING et Aboubacar SAMAI& du Projet Pourghère, Bamako (Mali). E n f i n je dédie ce travail à Feu mes soeurs Salmata et Fadimata. Que la terre vous soit Iégere, Amen. Ce travail présente des méthodes d'extraction de l'huile de pourghère et les méthodes analytiques utilisées pour la caractériser. Ces méthodes permettront d'obtenir des renseignements s u sa composition et ses limites d'utilisation lors de sa combustion dans un moteur diesel à injection directe. Une fois l'huile caractérisée (chimiquement et physiquement), une méthode de conversion, la tramestérification est développée pour obtenir des esters méthyliques et éthyliques à partir de l'huile de pourghère. Ces travaux, réalisés à l'université de Murcia (Espagne) ont été poursuivis a l'École Nationale d'Ingénieurs de Bamako (Mali) puis à l'llniversité de Sherbrooke et ont pemiis de déterminer les conditions optimales de réaction pour arriver à des taux de conversion de 96%, m a l g r é l'acidité libre élevée de l'huile. Une analyse chromatographique (chromatographie en phase gaseuse) a permis de déterminer qualitativement et quantitativement la composition des esters d'huile de pourghère. B Des efforts ont été consacrés au développement d ' u n réacteur de 10 titres ainsi qu'à I'arnélioration des conditions expérimentales pour qu'elles soient applicables en milieu rural et à moindre frais (au Mali). Les esters obtenus ont été utilisés dans un moteur diesel Hatz à injection directe afin de déterminer leurs caractéristiques de performances comparativement au gazole. Ce moteur a été mis en charge sur un banc d'essai pour faire tourner un fiein hydraulique "Froude". De bons résultats d'essais ont été obtenus avec les esters, ainsi qu'avec les mélanges esters-gazole. Un calcul économique du point de vue micro et macroéconomique a permis enfin d'évaluer d'une façon exhaustive et d'expliquer pourquoi par la vulgarisation, l'huile de pourghère à travers le système pourghère en général peut être un outil de développement pour le milieu rural malien oii existe la plante. Restant convaincu que le pourghère est une source d'énergie renouvelable, il est désonnais possible de s'attaquer à la crise d'énergie qui freine le développement de certains pays en voie de développement. ........................... Figure 4.14. Moteur Supra 1 D 41 S monte sur le banc d'essai . . . 9 1 ............................................ Figure 4.15. Courbes de couple (Pleine charge] 93 ......................................... Figure 4.16. Courbes de puissance [Pleine charge] 94 ......................... Figure 4.17. Courbes de consommation spécifique [Pleine charge] 94 ...................... Figure 4.1 8 . Courbes de puissance [Pleine charge] Gazole-E.E.P.(50) 95 1 1 . INTRODUCTION 1.1, Généralités Depuis I'enchérissement des combustibles fossiles suite à la première crise pétrolière des années 1970, l'intérêt pour les sources d'énergies nouvelles et renouvelables n'a cessé de croître. A cette époque, le prix du pétrole a brusquement monté de 2 a 12$ USharil (figure 1.1) ; ce qui a contribué en conséquence, au freinage du développement industriel dans plusieurs pays à travers le monde. De nos jours, les perspectives des années a venir encouragent le développement de nouvelles technologies d'obtention de combustibles de substitution a partir de la biomasse pour les moteurs à combustion interne modernes. Fipure 1. I : Évolution du prir du baril de brut rül "Arabe léger" [$ US/ Source = hnp://webndfr/Iot~L/fian~uis;/petro~ Z htm Les huiles végétales sont considérées comme les premières possibilités pour la motorisation future, car leur technologie de production a été déjà lancée ; elles sont bien connues et économiquement viables. Aussi, leur utilisation est à la Fois sécuritaire et a un impact 1 environnemental positif (diminution de la pollution et de i'effet de serre) pour notre terre (sols et atmosphère) qui devient de plus en plus polluée. En effet, leur combustion ne dégage que la quantité de gaz carbonique que la plante a consommée pendant sa croissance alors que celle des carburants fossiles en dégage des quantités énormes jusqu'alors stockées sous une autre forme. Des chercheurs [Petmon e t col&, 2982 ; Stem e t Guibet, 1985' ont orienté leur travaux sur l'utilisation d'huiles végétales (huiles de soja e t de colza) comme carburants de remplacement dans les moteurs à injection directe (rendement élevé) qu'utilisent la majorité des véhicules et engins de Pagiculture moderne. La faisabilité des techniques utilisées a été prouvée par des tests a court terne pour certains mélanges de carburants et de sous-produits d'huiles végétales. Les relations décrivant l'interaction entre le moteur diesel à injection directe et les carburants dérivés des huiles végétales ne sont pas toutes élucidées et aujourd'hui encore plusieurs questions à ce sujet restent sans réponse. C'est pourquoi des tests à court et à long terme sont nécessaires pour déterminer qualitativement et quantitativement les problèmes auxquels des 4 solutions doivent être trouvées. Pour parvenir à cela, il devient important de mener des investigations plus poussées sur les propriétés des carburants ; ce qui devrait permettre d'améliorer les performances des moteurs sus-indiqués. La viscosité et le niveau d'insaturation de ces carburants issus d'huiles végétales sont les paramètres importants pour les tests à long terme d'un moteur. En conséquence, la viscosité pourrait être modifiée par plusieurs méthodes (dilution, estérification, etc.) pour arriver à des carburants d'une certaine valeur en remplacement du combustible diesel. S'agissant des huiles végétales tropicales, l'huile de pourghere (Jatropha Curcas) produite au Mali (en particulier) est connue pour être différente et beaucoup plus compliquée que certaines huiles végétales (celles produites en Europe et en Amérique du nord par exemple). Plusieurs verrous technologiques restent donc à solutionner pour pouvoir l'utiliser sans problème majeur. La caractérisation de l'huile de pourghere, par la détermination de ses propriétés physico-chimiques, ainsi que sa tramestérification par des alcools légers (méthanol et éthanol) en 1 vue d'obtenir des esters légers est l'un des objectifs du présent travail. Les travaux entrepris seront 1 orientés ensuite sur l'utilisation des esters obtenus comme combustible de remplacement dans les moteurs diesels à injection directe, à poste f i x e (faisant tourner les moulins, tes groupes électrogènes...). Cette étude (notre contribution à la valorisation de cette huile) a été faite dans quatre laboratoires différents (les laboratoires de génie chimique de l'université de Murcia en Espagne, de l'université de Sherbrooke et de l'École Nationale d'ingénieurs de Bamako au Mali). Quant aux essais de performance d'un moteur, ils ont été effectués au laboratoire de machines thermiques de 1'Ejcole Nationale â'Ingénieurs de Bamako. 1.2. La plante Le pourghère (Jatropha Curcas) est une plante originaire de l'Amérique du sud, mais est répandue en Afrique ainsi que dans toutes les régions tropicales. Au Mali, deux projets de vulgarisation agricole et de valorisation de la plante ont vu le jour de 1987 et 1993 (Programme Spécial Énergie (P.S.E) et le Projet Pourghère). Cette plante, appartenant à la famille des euphorbiacées, est un arbuste pouvant atteindre jusqu'à 8 mètres de hauteur dans certaines régions, elle est très tolérante vis-à-vis des conditions du climat et des sols. La plante (figure 1.2) peut se reproduire aussi bien par bouture que par uploads/Litterature/ hvc-mq21766.pdf