Utilisation aujourd'hui

 

2- Utilisation aujourd'hui.

    Le pétrole et ses dérivés sont présents partout dans notre vie quotidienne, que ce soit sous forme de carburants, de plastiques ou même sous forme de médicaments ! Mais ces produits sont obtenus à partir du raffinage du pétrole brut.


a)Le raffinage

    Une fois le pétrole extrait de son gisement, il est transporté jusqu’à une raffinerie qui a pour but principal de transformer, par des opérations physico-chimiques, le pétrole brut en :

-carburants ;

-lubrifiants ;

-combustibles ;

-bitumes ;

-produits de base pour la pétrochimie.

  • La tour de distillation et ses produits :

 

 

    Le principe de base du raffinage repose sur la distillation atmosphérique : le pétrole est alors chauffé dans un four à 370°C où il se vaporise partiellement, puis il est amené dans la tour de distillation également appelée colonne de fractionnement. Là, grâce à la méthode de condensation, on récupère les différents produits selon leur hauteur dans la tour de distillation : du produit le plus lourd à la base au produit le plus léger au sommet.

      On trouve parmi les produits les plus lourds : les résidus et le gasoil ainsi que le kérosène qui sont deux carburants. Puis, plus on monte, plus les produits sont légers et volatiles :

-les essences, carburant automobile et super carburant ;

-le nafta, servant ensuite dans la pétrochimie pour le plastique notamment ;

-les gaz de pétrole tels que le méthane, qui sert pour usage domestique ou pour produire de l'électricité, ou encore le propane et le butane.

      Mais comme dans un baril de pétrole, tout doit être utilisé de manière à avoir le moins de pertes possibles, les résidus sont pompés et subissent une deuxième distillation appelée distillation sous vide. De cette deuxième opération sont obtenus des produits tels que le bitume qui servira à construire les routes, le fioul lourd qui sera utilisé pour produire de l'électricité, et enfin les huiles utilisées comme lubrifiants. Toutes ces informations sont résumées dans le schéma ci-dessous.

 

La tour de distillation (source :'' l' enjeu du pétrole, découvertes gallimard jeunesse,2007)


  • Les procédés de conversion :


      La plupart du temps, les proportions des produits obtenus par séparation à partir des pétroles bruts ne coïncident pas avec le profil des besoins du marché, ni en quantité ni en qualité. Pour résoudre ce problème, les raffineries utilisent des procédés de conversion, particulièrement le craquage, qui consiste à fractionner les grosses molécules des produits les plus lourds en molécules plus petites. On obtient alors un autre produit plus léger comme de l'essence par exemple. On distingue trois types de craquage:


-le craquage catalytique permet de décomposer les produits lourds grâce à un catalyseur active la rupture des liaisons entre les atomes de carbone. Son fonctionnement est très complexe.


-le craquage thermique, où la transformation des molécules est effectuée par l'action de la chaleur.


-l'hydrocraquage a le même but que le craquage catalytique mais se réalise en faisant agir de l'hydrogène à forte pression (de 50 à 150 bars) et à des températures allant de 250 à 400°C.

Outre le craquage, il existe aussi plusieurs procédés de conversion comme :


-le reformage, qui permet de convertir le naphta ou les essences provenant de la distillation en des essences de qualité supérieure, à haut indice d'octane. Ce procédé permet aussi d'obtenir des bases pour la pétrochimie.


-l'isomérisation et l'alkylation, qui permettent d'obtenir des essences à indice d'octane* élevé, indispensables pour les essences sans plomb.


Les produits subissent d'autres traitements permettant d'agir sur leur couleur, leur stabilité, leur odeur et leur teneur en soufre et en azote par exemple.

On remarque donc que pour répondre à la demande quantitative et qualitative, les raffineurs disposent de techniques modernes et performantes.



b) Les dérivées du pétrole dans notre vie quotidienne.


       Les dérivés du pétrole sont nombreux et ils ont tous une place dans notre quotidien. Faire une liste exhaustive de tous les dérivés risquerait d'être interminable, c'est pourquoi nous allons nous intéresser aux principaux dérivés qui sont les plastiques, les carburants, et les produits issus de la pétrochimie.


  • Les plastiques :


       Les matières plastiques ont une importance capitale dans notre quotidien et dans notre industrie : ils sont peu coûteux, déformables, résistants, et pour certains recyclables. Il faut dire que leur utilisation est d'une diversité rare : ils sont employés comme emballages, jouets, sacs jetables, tuyaux, sols, lampes... Mais alors, comment le pétrole devient-il plastique ?

Le plastique est en fait une transformation du nafta que l'on récupère directement dans la tour de distillation : le nafta est chauffé par vapocraquage, donc avec de la vapeur d'eau à 850°C, ce qui donne de petites chaînes de carbone appelées monomères. Ces molécules vont ensuite être assemblées dans un réacteur pour former de longues chaînes nommées polymères. Ces dernières forment le plastique : c'est la polymérisation.

Chaque type de plastique a un polymère de base différent qui est formé par un monomère distinct.

Exemples : -le PVC (polychlorure de vinyle) :


-le PP (polypropylène) :


Chaque plastique a donc sa propre méthode de fabrication car il a un monomère spécifique qui donne, après polymérisation, une chaîne de polymères spécifique à lui-même. Pour illustrer un peu plus cette idée, voici un schéma qui retrace la fabrication de quelques plastiques : le PVC (polychlorure de vinyle), le PE (polyéthylène), le PS (polystyrène) et le PP (polypropylène):



On obtient donc un produit dérivé directement du pétrole qui est des plus cruciaux pour notre vie quotidienne et notre économie.

 

 

Les plastiques courants

(source : l' enjeu du pétrole, découvertes gallimard jeunesse,2007)


  • Les carburants :


        Les carburants sont sûrement les produits les plus représentatifs du pétrole pour la majorité d'entre nous car ce sont eux qui subissent en premier la répercussion de la hausse du prix du baril. De plus, ils sont d'une importance cruciale car ils permettent de faire fonctionner les moteurs à explosion dont sont équipés nos voitures, nos camions, nos machines, nos avions etc...

Mais d'abord qu'est-ce qu'un carburant ? Selon le dictionnaire, il s’agit d’ "un combustible liquide qui alimente un moteur thermique ". Les carburants les plus utilisés sont l'essence sous toutes ses formes -sans plomb 95 ou 98, super etc...- , le gasoil et le kérosène.

         On pense souvent, à tort, que les carburants sont directement extraits de la tour de distillation et acheminés vers les stations essence. Or, il n'en est rien : les carburants sont additivés, améliorés pour répondre à des normes nationales ou bien continentales comme les directives de l'Union Européenne, mais aussi pour être de meilleure qualité. En effet, on peut obtenir du « gasoil premier ».

    En ce qui concerne les normes, nous pouvons en citer quelques-unes :

          -selon une directive européenne, tous les carburants que l'on trouve dans les stations essences sont additivés avec des biocarburants -autour de 5% ;

            -le 1er janvier 2009, tous les carburants sur le sol français devront contenir moins de 10PPM (Partie Par Million) de soufre.

     Dans le domaine du sport, de la Formule 1 notamment, les compagnies pétrolières ajoutent aux carburants divers additifs et font varier la proportion d'hydrocarbures de manière à obtenir un produit plus volatile que celui utilisé dans une voiture ordinaire. Cela augmente les performances des moteurs.


     Tous ces éléments prouvent bien que les carburants ne sont pas directement extraits de la tour de distillation mais subissent diverses modifications -additifs, mélanges d'hydrocarbures...- en fonction de leur utilisation.


  • Quelques dérivés de la pétrochimie :

     Les principaux dérivés du pétrole dans notre vie quotidienne sont issus de la pétrochimie. Ils sont présents dans de nombreux domaines, dont voici quelques exemples.

-Toutes sortes de fibres synthétiques, telles que le Nylon, le polyester ou le lycra, sont créées par assemblage de molécules pétrochimiques. Chaque fibre possède ses qualités propres. Par exemple, l'acrylique sèche plus vite que la laine parce que ses fibres sont lisses et retiennent donc moins les gouttes d'eau.

 

Comparaison de fils de laine naturels et de fils acryliques synthétiques

 (source : l' enjeu du pétrole, découvertes gallimard jeunesse, 2007)


-Les bougies à base de paraffine , moins couteuses que celles fabriquées à partir de cire d'abeilles ou d'autre cire naturelle …. . Cette cire, dépourvue d'odeur, est obtenue par filtrage du pétrole à travers de l'argile. On le traite ensuite à l'acide sulfurique et on peut y ajouter des couleurs pour rendre les bougies plus attrayantes.

-Certains médicaments sont également des dérivés du pétrole auquel on a prété dès les premiers temps des vertus médicinales. Au Moyen Age, il était employé pour traiter les maladies de peau. De nos jours, il fournit des substances servants à la fabrication de médicaments majeurs tels que les stéroïdes et l'aspirine, qui sont tous deux des hydrocarbures.

-Les cosmétiques sont conçus, pour 80% d'entre eux, à base de pétrole. On trouve comme composants les parabènes*, le paraffinium liquidum* et le pétroleatum* notamment. La vaseline, contenue dans bon nombre de crèmes hydratantes, est aussi appelée « gelée de pétrole » ! Les rouges à lèvres, eyeliners, mascaras et autres colorants pour cheveux ont, eux aussi, une origine pétrochimique.

      Pour illustrer cette omniprésence du pétrole dans notre vie on peut regarder cette photo qui montre une famille américaine a laquelle on a demandé de sortir de leur maison touts les produits fabriqués à base de pétrole.

 

Les objets d'une famille américaine fabriqués à base de pétrole

 (source : l' enjeu du pétrole, découvertes gallimard jeunesse, 2007)


      Toutes ces informations nous montrent que le pétrole est un produit que nous retrouvons dans de nombreux produits de notre vie quotidienne. Certains de ces produits sont directement extraits de la tour de distillation alors que d'autres sont le résultat de mélanges (essences,gasoil...) , d'ajouts, de transformations chimiques (plastiques, cosmétiques...) etc... On est donc dépendant de cette énergie fossile qui est limitée ce qui pose le problème des réserves.

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