Annexe 4 : Utilisations de l'huile de colza et de ses co-produits
Quelques références bibliographiques
Rentabilité de la pression à
froid à petite échelle - l'expérience danoise (E. Ferchau, 2000).
Les avantages des huiles sur les ressources énergétiques
fossiles sont leur faible contenu en sulfures et leur manipulation plus sûre,
et bien entendu le gain de C02 émis. Il est très facile de produire de l'huile par pression à
froid. Le procédé ne requiert pas de
machines compliquées ni de produits chimiques.
Les besoins en énergie sont très faibles, et le fonctionnement en
continu de la presse ne nécessite pas une supervision particulière.
La production décentralisée d'huile végétale par pression à
froid produit des aliments valorisables pour les animaux sous forme de
tourteaux riches en protéines qui peuvent remplacer
les tourteaux de soja importés.
1. Les avantages de
la pression à froid à la ferme sont les suivants:
2. Petites entreprises
de type privé ou coopérative, stimulation de l'économie locale
3. Situées sur les
lieux de production agricole (moins de transports sont nécessaires)
4. Directement
connectée à l'agriculture (sans intermédiaires)
5. Produit des
tourteaux riches en protéines et en huile
6. Faibles
investissements
7. Faible
consommation d'énergie
8. Pas d'utilisation
de solvants
9. Pas d'eaux usées
produites
10.
Pas d'exigences élevées en matière de sécurité ou logistique
11.
Grande flexibilité
12.
Création de valeur ajoutée en milieu rural.
Il est plus efficient d'utiliser la gravité pour le
transport des produits. Pour cette
raison il est conseillé d'installer le matériel dans un bâtiment à plusieurs
étages. Un tamis permet d'enlever les
impuretés et un séparateur magnétique les éventuelles parties métalliques dans
les grains. Un préchauffage des grains
à plus de 20°C n'est pas utile. Les
conditions optimales de stockage de l'huile sont les suivantes: pas d'impuretés,
température fraîche sans variations, obscurité, réservoirs facilement lavables. Pour l'huile alimentaire, l'inox est
préférable. Étant donné sa composition, l'huile de colza se conserve assez
facilement mais de mauvaises conditions de stockage pendant de
longues périodes peuvent causer de l'oxydation et augmenter la viscosité et les
problèmes de filtration.
Les deux tiers du poids des graines pressées donnent un tourteau,
qui peut être valorisé en alimentation des bovins, volailles, porcs, moutons et
chevaux en tant que source d'énergie et de protéines. De même, le gâteau de filtration contenant de 35 à 50 % d'huile
peut être valorisé en alimentation animale.
Le tourteaux n'est pas plus périssable que les grains, si il contient
moins de 10 % d'humidité (ce taux varie en général de 5 à 10 %) le contenu en
glucosinolates du tourteau doit être inférieur à 20 mmol/kg (en considérant 90
% de matière sèche et 13.5 % d'huile résiduelle). Par pression à froid, la plupart du
phosphore part dans le tourteaux et une petite partie lors de la
filtration. Afin d'avoir un taux de P
le plus bas possible dans l'huile, il est important de travailler avec des
graines à teneur en eau comprise entre 6.5 t 7.5 % poids.
En Allemagne, les coûts fixes annuels d'une installation de
40 ha produisant 35 T d'huile en 7500 heures sont estimés à 55.000 BEF pour un
investissement de 300.000 BEF, les coûts de maintenance revenant à 5.000
BEF. L'énergie consommée se monte à 35
kWh/tonne de grains. Le temps de
travail est estimé à 20 minutes par jour.
Les coûts de transformation sont donc estimés entre 3.5 et 4 BEF par kg
d'huile claire. Les coûts de matières
premières (75 % des coûts totaux) ont été estimés entre 7.4 et 19.9 BEF /kg
d'huile selon les conditions de prix du marché (graines achetées et tourteaux
vendus). La dimension de 7500 heures
semble l'optimum économique pour une petite échelle. Il est plus intéressant de valoriser le tourteau à la ferme car
dans ce cas on peut le substituer en fonction de sa teneur réelle en éléments
nutritifs.
Huile carburant
A l'exposition universelle de Paris en 1900, Rudoff Diesel
présenta un moteur qui tournait à l'huile d'arachide. De 1920 à 1950, des recherches sur les huiles végétales somme
source d'énergie se sont développées dans les colonies riches en
oléagineux. Enfin, face au bas prix des
produits pétroliers, ces solutions ont été progressivement abandonnées.
La
viscosité de l'huile végétale étant 15 fois supérieure à celle du diesel,
l'huile pure n'est donc pas substituable aisément au diesel. Cependant, des solutions ont été
développées: soit on adapte le moteur au carburant, soit on transforme le
carburant pour qu'il puisse être utilisé dans un moteur diesel
conventionnel. Plusieurs méthodes sont
disponibles (table).
|
Les problèmes attendus |
Les solutions possibles |
|
Viscosité |
Système d'injection adapté Réduire la viscosité en
élevant la température Mélanger l'huile à du
gasoil,... |
|
Manque de puissance si la pompe ne peut pas débiter
assez d'huile |
Améliorer la « pompabilité
» |
|
Risque d'encrassement des
moteurs et du nez des injecteurs par des gommes, phosphatides, et
triglycérides d'acides gras (polymérisation à chaud) |
Moins de problèmes avec
les moteurs à préchambre qu'avec les moteurs à injection directe |
|
Mauvaise combustion |
|
|
Combustion brutale et
bruyante car indice de cétane bas |
|
|
Bouchage des filtres par
temps froid |
Préchauffage du carburant,
démarrage et arrêt au diesel |
|
Formation de dépôts de
polymérisation et d'oxydation dans le réservoir
pendant le stockage et dans les circuits d'injection |
|
|
|
|
|
Modification du fuel |
Modification
du moteur |
|
1.Transestérification et
transformation en biodiesel 2 VEBA-procedure : on
mélange 1 0 % d'huile de colza à du
fuel qui est ensuite raffiné comme de l'huile minérale. Le coût est d'environ
0 1 à 0.2 DM par litre. 3 Le Tessol-NADI : mélange
d'huile de colza, d'alcool et d'essence. 4 L'émulsion huile dans eu « mayonnaise »
du Pr Martin de l'UCL |
La
technique de combustion du moteur doit être adaptée à l'huile non transformé 1
Injection directe: Elsbett, DMS, TMW (les pistons avec une chambre de
combustion intégrée et injecteurs tangentiels) 2
Injection indirecte: KHD (préchambre volumineuses ou chambres de turbulence) 3 Modification de moteurs existants (WOLF,
BioCar, Elsbett) |
|
Avantages |
Avantages |
|
Ø Moteurs conventionnels Ø Conversion pratique et
rapide Ø Gain de C02 Ø Carburant sans soufre |
Ø Pas de dépenses
énergétiques Ø Produit non toxique Ø Gain de C02 Ø Carburant sans soufre Ø Point éclair élevé |
|
Inconvénients |
Inconvénients |
|
Ø Dépense d'énergie (0. 1 à
0.4 DM/litre) Ø Dilution de l'huile moteur Ø Produits faiblement
dangereux (class 1) Ø Beaucoup de transports |
Ø Développements moteurs pas
encore concluants Ø Moteurs chers car faible
développement actuels Ø Parfois besoin de
démarrage au diesel Ø Modifications coûteuses |
Sources: E. Remmele & P. Kowaliciç 12/98 et Valonal
Des essais sur moteurs non
transformés montrent des performances satisfaisantes, mais avec des
désagréments variables selon les conditions de fonctionnement et les types de
moteurs. L'adaptation des moteurs semble nécessaire si on veut utiliser de
l'huile non transformée.
L'huile de colza avec sa
viscosité cause une consommation 6 à 10 % plus élevée (à vérifier ?).
Il est dit aussi que l'huile
de colza doit être dégommée et les acides gras neutralisés avant
d'être utilisées dans les moteurs. Ces
étapes semblent pouvoir être remplacées par une simple filtration selon les
documents des pompes TABY. Voir aussi
le comportement en hiver, la combustion, l'indice de cétane... selon le type de
moteur utilisé.
Pollution sur moteur à
injection directe.
|
|
Huile de colza |
Ester |
Gasoil |
|
CO
(g/kWh) |
12.3 |
2.7 |
8.0 |
|
Hydrocarbures
imbrûlés (g/KVVh) |
4.3 |
1.4 |
1.6 |
|
NOx
(g/kWh) |
4.9 |
5.3 |
4.6 |
|
Indice
de fumée BOSCH |
1.5 |
0.9 |
2.1 |
|
Puissance
obtenue (kW) |
18.37 |
18.64 |
18.66 |
Huile versus biodiesel
En cultivant du colza, les
agriculteurs produisent de la biomasse d'une valeur calorifique de 160-180 GJ/ha. L'énergie totale apportée est seulement de
21.6 GJ/ha. Le rapport est ainsi de
1/7. Pour le biodiesel (sans les
pailles et le tourteaux), le ratio est de 1 à 4.
Composition comparée de
l'ester et du diesel
|
Ester méthylique de colza |
% |
Diesel |
% |
|
Palmitic
acid methyl ester (C 16) |
3 |
Paraffines
(n-alkanes) |
20 |
|
Stearic
acid methyl ester (C 1 8) |
2 |
Isoparaffines
(i-alkanes) + naphtenes (cycloalkanes) |
55 |
|
Oleic
acid methyl ester JC 18) |
60 |
AJkyl
aromatics, additives |
25 |
|
Linoleic
acid methyl ester (C 1 8) |
20 |
|
|
|
Linoleic
acid me@ ester IC 18) |
8 |
||
|
Other
esters, methanol and additive |
7 |
Lubrifiant
Jokinen et al (1988)ont
étudié le potentiel de l'huile de colza à forte teneur en acide érucique comme fluide hydraulique. La composition en acides gras dépend de la
variété. Les variétés à faible teneur
en acide érucique (LEAR: 0-5 %) LEAR ont une bonne biodégradabilité et sont
plus liquides à température basse, mais ont une faible capacité
lubrifiante. Celles à haute teneur en
acide érucique (HEAR: 50 60 %) donnent une bonne lubrification et ont stabilité
à l'oxydation. Les huiles végétales
ayant un indice d'iode entre 50 et 130 seraient idéales comme fluides
hydrauliques.
D.L Johnson indique que le
pourcentage élevé d'acides gras mono-insaturés et la présence d'antioxydants
naturels confèrent à l'huile végétale des qualités idéales pour les
applications lubrifiantes. Il a
travaillé sur le développement d'une huile pour moteur 4 temps. La conclusion générale est qu'une huile à
faible coût, combinée à une source d'acides gras et de « wax esters » peut
donner une huile de qualité adéquate pour les moteurs. Les additifs ont été apportés sur base de
kits commerciaux d'additifs à base végétale.
Sur de petits moteurs, des vidanges régulières ont été faites toutes les
35 heures. Sur des voitures, il a pu
montrer des réductions d'émissions d'hydrocarbures, de monoxydes et dioxydes de
carbone et une diminution des consommations de carburants lors de l'utilisation
d'une huile à base de colza par rapport à une huile 1OW-30 (tableau
ci-dessous).
|
|
Huile de colza |
10@30 |
|
Point
éclair °C |
274 |
221 |
|
Fire
point °C |
320 |
243 |
|
Pour
point °C |
-30 |
-35 |
|
Indice
de viscosité cSt |
193 |
93 |
|
Stabilité
oxydation minutes |
164 |
225 |
|
4
ball wear (mm) |
0.61 |
0.69 |
|
Coeff
friction |
0.053 |
0.119 |
|
Cold
cranking cSt à -20°C |
1.470 |
30500 |
|
Biodegradabilité
% |
97.7 |
38.6 |
|
Acute
toxicity LC50 ppm |
7.320 |
0.03 |
Propriétés comparées
|
|
Huile de colza |
Diester |
Gasoil |
|
Densité
15°C |
0.92 |
0.88 |
0.83-0.86 |
|
Poids
spécifique 25 °C kg/m3 |
|
875 |
|
|
Poids
spécifique 1 00 °C kg/m3 |
|
825 |
|
|
Poids
spécifique kg/m3 |
920 |
884 |
|
|
Indice
de cétane |
31.8 |
5.1 |
> 49 |
|
36 |
49 |
53 |
|
|
|
49 |
48 |
|
|
TLF
T limite de filtrabilité |
+20 |
-12à 15 |
<-15 |
|
|
|
|
|
|
PCI
(MJ/L) pouvoir calorifique inférieur |
34.3 |
33.2 |
35.3 - 36.3 |
|
PCI
MJ/kg |
|
37.7 |
|
|
|
37.44 |
37.7 |
42.6 |
|
Viscosité
à 20°C cSt |
77 |
7.2 |
<9.5 |
|
Viscosité
à 20°C cSt |
78 |
7.5 |
4.5 |
|
Viscosité
à 40°C mm2/s |
|
4.2 |
3.1 |
|
Viscosité
à 70°C cSt |
1.0 |
|
|
|
Point
éclair °C |
|
las |
55 ou > |
|
|
180 |
|
|
|
|
178 |
72 |
|
|
Acid
value mg KOH/g |
|
< 1 |
|
|
Valeur
d'iode g 12/100 g |
|
105 à 120 |
|
|
Teneur
en eau % |
|
< 0.02 |
|
|
Point
trouble °C |
|
- 10 |
- 8 |
|
Teneur
en soufre g/tonne |
|
10 |
1500 |
Indice de cétane : délai d'auto
inflammation. Min légal 48 pour les
véhicules.
Production agricole
Coefficients énergétiques en
agriculture (source : J. Moerschner S. Gerowitt, 1999)
(production de blé d'hiver
en Allemagne du Nord)
|
Catégorie |
Sous-catégorie |
Coefficient |
Unité |
Énergie primaire |
|
|
|
énergétique |
fonctionnelle |
input MJ/ha |
|
Diesel,
huiles |
|
47.3 |
MJ/kg |
3391 |
|
Electricité |
|
11.4 |
MJ/kWh |
1542 |
|
Fertilisants |
N |
47.1 |
MJ/kg |
7994 |
|
P205 |
15.7 |
|
2037 |
|
|
K20 |
9.3 |
|
|
|
|
pesticides |
|
247.1 |
|
400 |
|
Semences |
2.5 |
|
|
547 |
|
Mécanisation |
70.5-92.5 |
|
|
858 |
|
stockage |
170 |
|
|
|
|
Rendement
en grain |
114.5 |
|
|
|
On peut estimer la consommation agricole à 150 litres de gasoil par ha de
terre arable.
Pouvoir calorique
des coproduits et de l'huile
|
|
Paille humide
15 % |
Tourteaux 15
% huile |
Huile |
|
PCI
|
13 806 |
20 361 |
37.440 |
Tourtaux : comparaison des caractéristiques des tourteaux
|
|
Référence |
Référence
danoise |
|
Énergie MJ/kg |
15 |
13.5 |
|
Matière grasse % |
7 |
15 |
|
Protéines |
265 grammes |
33 % |
|
Fibres brutes |
|
10 % |
|
Rafett * |
181 g |
|
|
Vaxttrad * |
80 g |
|
|
Calcium |
7.4 g |
6.3 g/kg |
|
Phosphore |
10.2g |
10.8 g/kg |
|
Na |
|
0.1 g/kg |
|
Matière sèche |
|
87% |
* termes en Danois à
traduire
Les tourteaux issus de
l'extraction sont nommés schroot en
opposition à ceux issus de la pression
nommés
-schilfer
Les tourteaux " 00 "
peuvent être introduits dans les
rations animales à raison de
15 à 20 % pour les monogastriques et 20 à 40 % pour les bovins.