Les moteurs à l'éthanol et les moteurs utilisant des biocarburants sont des moteurs thermiques qui fonctionnent grâce à la combustion d'un carburant issu en partie de matières végétales. Leur principe reste proche de celui des moteurs à essence ou diesel : une énergie chimique est transformée en énergie mécanique grâce à la combustion dans un cylindre.

La différence principale vient de l'origine du carburant utilisé. Alors que l'essence et le gazole proviennent principalement du pétrole, les biocarburants sont fabriqués à partir de matières renouvelables comme les plantes, les huiles végétales ou certains déchets organiques.

L'éthanol, un carburant d'origine végétale

L'éthanol est un alcool qui peut être utilisé comme carburant dans certains moteurs à essence. Il est principalement produit à partir de plantes riches en sucres ou en amidon, comme la betterave sucrière, la canne à sucre, le maïs ou le blé.

Pour fabriquer de l'éthanol, les sucres présents dans ces végétaux sont transformés par un processus appelé fermentation. Le liquide obtenu est ensuite purifié afin d'obtenir un carburant pouvant être mélangé à l'essence ou utilisé en plus grande proportion.

En France, l'éthanol est notamment présent dans le carburant Superéthanol-E85, qui contient une forte proportion d'éthanol mélangé à de l'essence. Ce carburant est utilisé par des véhicules équipés de moteurs adaptés appelés moteurs flex-fuel.

Le fonctionnement d'un moteur à l'éthanol

Un moteur fonctionnant à l'éthanol utilise le même principe qu'un moteur à essence. Le carburant est mélangé à l'air dans le cylindre, puis comprimé avant d'être enflammé par une bougie d'allumage.

La combustion produit des gaz très chauds qui se dilatent et repoussent le piston. Le mouvement de va-et-vient du piston est ensuite transformé en rotation grâce au système bielle-manivelle, ce qui permet d'entraîner les roues du véhicule.

L'éthanol possède cependant des caractéristiques différentes de l'essence. Il contient davantage d'oxygène dans sa molécule et nécessite donc une quantité de carburant plus importante pour obtenir la même énergie. Les moteurs doivent être réglés en conséquence afin d'assurer une combustion efficace.

Les avantages de l'éthanol

L'un des principaux avantages de l'éthanol est son origine renouvelable. Les plantes utilisées pour sa fabrication absorbent du dioxyde de carbone pendant leur croissance, ce qui peut réduire le bilan global des émissions de gaz à effet de serre par rapport aux carburants fossiles.

L'éthanol possède également un indice d'octane élevé. Cette caractéristique permet d'obtenir une combustion plus résistante au phénomène de cliquetis et peut améliorer les performances de certains moteurs adaptés.

Son utilisation permet aussi de diversifier les sources d'énergie et de limiter la dépendance aux ressources pétrolières.

Les limites de l'éthanol

L'éthanol présente toutefois certaines contraintes. Sa fabrication nécessite des surfaces agricoles et de l'énergie. Selon les méthodes de production utilisées, son impact environnemental peut donc varier.

Un moteur utilisant beaucoup d'éthanol consomme généralement davantage de carburant qu'un moteur à essence, car l'éthanol contient moins d'énergie par litre. Les véhicules doivent donc posséder un réservoir suffisamment grand ou accepter une autonomie légèrement réduite.

L'éthanol absorbe également facilement l'eau présente dans l'air. Les circuits de carburant doivent donc être conçus avec des matériaux adaptés afin d'éviter la corrosion ou les problèmes de fonctionnement.

Les autres biocarburants

L'éthanol n'est qu'un exemple parmi les biocarburants. D'autres carburants peuvent être produits à partir de matières végétales ou de déchets.

• Le biodiesel est fabriqué à partir d'huiles végétales ou de graisses animales. Il peut être utilisé dans certains moteurs diesel.
• Le biogaz, principalement composé de méthane, peut être produit grâce à la décomposition de matières organiques.
• Les biocarburants avancés utilisent des déchets agricoles, du bois ou d'autres matières qui ne sont pas directement destinées à l'alimentation.

Ces carburants permettent de rechercher des alternatives aux carburants fossiles tout en conservant l'utilisation de nombreux moteurs thermiques existants.

L'avenir des carburants renouvelables

Les ingénieurs travaillent aujourd'hui à améliorer la production des biocarburants afin d'augmenter leur efficacité et de réduire leur impact environnemental. Les nouvelles générations de biocarburants utilisent davantage de déchets et de matières non alimentaires.

Même si les véhicules électriques occupent une place croissante dans les transports, les carburants renouvelables peuvent encore jouer un rôle important dans certains domaines où les moteurs thermiques restent difficiles à remplacer, comme le transport lourd, l'agriculture ou certains usages industriels.

Les moteurs à l'éthanol et les biocarburants montrent ainsi qu'un moteur thermique peut évoluer en utilisant de nouvelles sources d'énergie tout en conservant les principes mécaniques qui ont fait son succès depuis plus d'un siècle.