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La combustion des hydrocarbures
Le couple hydrogène-carbone n'est pas un couple très solide car l'hydrogène est un amant volage. Au carbone il préfère, en effet, l'oxygène auquel il ne résiste pas. Il suffit que de l'oxygène passe à proximité et que l'ambiance s'échauffe un peu pour que l'hydrogène quitte le carbone et aille s'accoupler avec l'oxygène. Le carbone, délaissé par l'hydrogène n'a plus, pour se consoler, qu'à en faire autant et aller lui aussi s'accoupler avec l'oxygène.
L'oxygène possède 2 "crochets", ce qui donne les assemblages suivants :
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1 atome de carbone et 2 atomes d'oxygène donnent du di-oxyde de carbone, communément appelé "gaz carbonique" dont la formule s'écrit CO2 |
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2 atomes d'hydrogène et 1 atome d'oxygène donnent de l'eau (sous forme de vapeur) dont la formule s'écrit H2O |
On voit donc d'une façon évidente que plus l'hydrocarbure est "lourd" (c'est à dire plus sa molécule contient d'atomes de carbone) et plus la production de CO2 est importante, au détriment de la vapeur d'eau.
Le tableau ci-dessous donne la proportion théorique, en nombre de molécules, de CO2 et de vapeur d'eau produits par la combustion parfaite des 12 premiers hydrocarbures :
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Hydrocarbure |
Formule chimique |
CO2 |
H2O |
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Méthane (GNV) |
C1H4 |
33,33% |
66,66% |
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Ethane |
C2H6 |
40,00% |
60,00% |
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Butane (GPL) |
C3H8 |
42.85% |
57,15% |
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Propane (GPL) |
C4H10 |
44,44% |
55,56% |
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Pentane |
C5H12 |
45,45% |
54,55% |
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Hexane |
C6H14 |
46,15% |
53,85% |
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Heptane |
C7H16 |
46,66% |
53,34% |
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Octane (essence) |
C8H18 |
47,06% |
52,94% |
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Nonane |
C9H20 |
47,37% |
52,63% |
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Décane (gazole) |
C10H22 |
47,62% |
52,38% |
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Undécane (gazole) |
C11H24 |
47,83% |
52.17% |
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Dodécane (gazole) |
C12H26 |
48,00% |
52,00% |
A la lecture de ce tableau, on voit immédiatement que le méthane est, de tous les hydrocarbures, celui qui produit le moins de CO2.
Les chiffres de ce tableau ne sont valables que pour une combustion parfaite, c'est à dire une combustion où chaque atome de carbone, sans exception, s'associe avec 2 atomes d'oxygène. Hélas, rien n'est jamais parfait car le mariage carbone-oxygène est plus un mariage de consolation d'un mariage de passion et, surtout quand ils sont nombreux, certains atomes de carbone restent célibataires.
Faisons la petite expérience suivante:
Plaçons le dos d'une cuillère au dessus de la flamme d'un briquet à gaz (les briquets à gaz fonctionnent avec du butane). Que constatons nous ? Rien !
Recommençons mais cette fois sur la flamme d'un briquet à essence : le dos de la cuillère se recouvre d'une poussière noire. Cette poussière noire n'est rien d'autre que du carbone qui n'a pas brûlé, c'est à dire qu'il ne s'est pas accouplé avec l'oxygène de l'air.
Nous avons mis ainsi en évidence un phénomène naturel : plus l'hydrocarbure est "lourd" et moins bien il brûle.
Un autre phénomène se produit aussi (mais celui-ci est invisible) : certains atomes de carbone ne s'accouplent que partiellement avec un seul atome d'oxygène et donnent naissance à un gaz dont la formule est CO : c'est le redoutable monoxyde de carbone, gaz mortel qui fait chaque hiver des dizaines de morts en s'échappant d'appareil de chauffage défaillants.
Le carbone, quant à lui, a fait de grands ravages aux cours des siècles derniers parmi les populations de mineurs, condamnés à respirer un air perpétuellement chargé de poussière de charbon.
Bien entendu, moins un hydrocarbure brûle parfaitement et plus la quantité de carbone et de monoxyde de carbone produite est importante, ce qui diminue d'autant la quantité de CO2 émise. Ceci ne signifie pas que l'hydrocarbure est moins polluant, car la pollution ne se limite pas uniquement au CO2.
Avec 1 seul atome de carbone, le méthane, alias GNV, brûle d'une façon parfaite et la production de particules de carbone et de monoxyde de carbone est quasiment nulle, avec en plus un taux de CO2 le plus faible de tous les hydrocarbures.
Le méthane est donc l'hydrocarbure le plus propre !
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