Émissions de méthane imbrulé / pot catalytique

[Inuit-Marc]

Bonjour à tous,

Je suis tombé sur cet article : http://www.ngvjournal.com/s1-news/c6-what-is-to-come/university-of-houston-develops-new-natural-gas-catalyst/

On voit que nos voitures GNV émettent du méthane non-réagi (j'ignore en quelles quantités) mais dans cet article datant de 2018 ils développaient un pot catalytique oxydant ce méthane. J'ai fait une brève recherche mais je n'ai pas trouvé si nos véhicules en sont équipés où si on peut se le procurer

[Alberi]

Merci à @Inuit-Marc pour ce post et l'article associé.
En recherchant sur le forum, j'ai trouvé que certains aspects autour de cette question avaient été discutés  dans le fil de discussion intitulé "Etude Transport & Environnement" (cf lien https://forum.gaz-mobilite.fr/topic/etude-transport-environnement-142/). 
Ne connaissant pas le sujet, j'ai cherché, et voilà ce que j'ai trouvé et retenu sur le sujet  :
(source 1) "Bien que les véhicules GNV ont connu une croissance mondiale remarquable, la connaissance fondamentale de leurs émissions en conditions réelles est très limitée"
(source 3) Le comité canadien d'étude sur l'utilisation du GNV sur les poids lourds du secteur transport indique dans son rapport une des priorités de la R&D vers la réduction des émissions de méthane par les moteurs. Bien que les système de traitement aident, les températures des gaz rejetés dans ces poids lourds sont trop basses pour les systèmes catalytiques pour être efficaces.  
(source 2) : Mesures faites sur des véhicules 2014-2016 Škoda Octavia TDI 1.6  Diesel, Škoda Octavia CNG 1.4 TSI G-TEC, OPEL Zafira CDTI 2.0 Diesel, VW Touran CNG 1.4 TSI EcoFuel, VW Caddy TDI  1.6 TDI Diesel, VW Caddy CNG 2.0 , Fiat Doblo Cargo MJT 1.6 MultiJet Diesel, Fiat Doblo Cargo TJT 1.4 T-Jet CNG

Donc du point de vue émission de Méthane (CH4) et Ammoniac (NH3), les véhicules CNG font moins bien que les véhicules Diesel.
Tous les véhicules CNG de cet article sont munis de catalyseurs TWC.
(source 1) Les catalyseurs trois voies "three-way catalysts (TWCs)": la technologie TWC , appelée ainsi pour la purification catalytique simultanée des hydrocarbures HC, des NOx et du monoxyde de carbone CO a été utilisé d'abord dans les véhicules à essence dans les années 1970 et reste la technologie de base pour ces véhicules. Pour les mêmes raisons, il équipe aussi les moteurs GNV pour les polluants Méthane (CG4), NOx et monoxyde de carbone (CO).
Le rapport air/CNG du moteur est relié de près à l'efficacité du TWC. Dans les mélanges riches (rapport <1), les NOx sont mieux éliminés mais le CO et CH4 sont difficilement oxydés par manque d'oxygène. Dans le cas de mélange pauvre (rapport >1), l'oxygène est suffisant pour oxyer CO et CH4 mais cela inhibe l'élimination des NOx. Si le rapport est égal à 1, l'élimination de CO, CH4 et NOx est réalisée. Tout petit changement dans le rapport air/CNG aura un impact significatif sur la performance du TWC. La recherche porte sur la composition chimique des TWC pour en améliorer les performances.

 

Il y a donc bien comme l'indique @Inuit-Marc, une émission de méthane supérieur avec les moteurs CNG (par rapport à l'essence ou diesel), la catalyse TWC est installée sur les véhicules pour en réduire l'effet.

 

Source 1 : "Recent advances in three-way catalysts of natural gas vehicles" Auteurs : Cenyan Huang, Wenpo Shan,  Zhihua Lian, Yan Zhang and Hong Hea; Journal: Catalysis Science & Technology, 2020, 10, 6407
Source 2 : "On-road and laboratory emissions of NO, NO2, NH3, N2O and CH4 from late-model EU light utility vehicles: Comparison of diesel and CNG" Auteurs : Michal Vojtíšek-Lom, Vít Beránek, Vojtěch Klír, Petr Jindra, Martin Pechout and Tomáš Voříšek Journal: Science of the Total Environment, 2018, 616–617, 774–784
Source 3 : "Natural Gas Use in the Medium and Heavy-Duty Vehicle Transportation Sector" par Natural Gas Use in Transportation
Implementation Committee (Canadian Natural Gas Vehicle Alliance), Juin 2019

 

[Inuit-Marc]

Merci @Alberi pour ces données.

 

Si je lis bien le graphique et l’échelle logarithmique, les véhicules GNC émettent en moyenne un peu moins de 100 mg/km de méthane soit moins de 0.1 g/km. Si c'est bien cela ça équivaudrait à (selon la valeur qu'on retient pour le pouvoir réchauffant du méthane) entre 2.8 et 8g de CO2/km ce qui semble correct vu les bénéfices de l'utilisation du biogaz, je craignais que les émissions de méthane soient de l'ordre d'une dizaine de grammes par kilomètre, ce qui aurait été catastrophique.

[Alberi]

Merci pour ce complément @Inuit-Marc . D'ailleurs en cherchant dans pas mal de documents, j'avais cru avoir lu, que l'équivalent CO2/km de ce surcroît de méthane ne rattrapait pas le gain CO2  lié à l'usage du GNV, et ce qui est encore plus vrai avec l'usage du bioGNV. Mais en rédigeant la réponse précédente, je n'avais plus réussi à mettre la main sur cet extrait, allant jusqu'à me mettre le doute de l'avoir lu, mais votre analyse chiffrée me rassure.
Dans la source n°2, ils concluent avec des émissions de méthane pour les véhicules CNG de 18–45 mg/km, soit l'équivalent de moins de 1 g/km de CO2, conforme à votre analyse.
Un autre article référencé ci-dessous compare les performances moteur du CNG (fossile) par rapport au biométhane. Alors que je ne pensais qu'il n'y avait pas de différence, en fait, le biométhane a une plus grande proportion de méthane dans sa composition, et la partie non-méthane de ces 2 carburants diffèrent du fait de leur origine. Ils ont pris un moteur qui satisfaisait les critères d'émission EURO-6 avec du CNG fossile, en l'alimentant au biométhane. Ils ont fait les test WOT (Wide-Open Throttle, c'est-à-dire accélération maximale) et WHTC (cycle d'essais harmonisé au niveau mondial de moteurs diesel de poids lourds en conditions transitoires), sur les performances et les émissions de polluants. En phase WOT, le biométhane est un peu moins performant à haute température (cela ne correspond pas à nos conditions d'utilisation de toues les façons).  Pour eux, le moteur et la catalyse TWC doivent être réglé spécifiquement sur le biométhane pour optimiser l'émission en CH4 et NH3 qui sont les points faibles du GNV car cela pourrait être limite avec les normes. Mais dès que les normes sont satisfaites, le biométhane est clairement plus soutenable et propre comme carburant.

Source 4 : "Evaluation of emission characteristics of a stoichiometric natural gas engine fueled with compressed natural gas and biomethane" Auteurs : Sangho Lee, Ui Hyung Yi, Hyungjoon Jang, Cheolwoong Park, Changgi Kim ; Journal: Energy 220 (2021) 119766

Modifié 28 décembre 2022 par Alberi