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Les combustibles fossilesfossiles ont vécu : voici un point sur lequel à peu près tout le monde semble s'accorder. Même si la majorité des véhicules roulent encore aujourd'hui au pétrole, chercheurs et ingénieurs travaillent à trouver un ou plusieurs remplaçants à ce combustible émetteur de gaz à effet de serre et dont les sources pourraient se tarir à plus ou moins court terme. L'idée soulevée par des chercheurs de l'université McGill (Canada) dans une étude publiée dans la revue Applied Energy, consiste à produire des poudres métalliques - celles-là même qui sont utilisées pour la fabrication des feux d’artifices, par exemple - à partir de sources d'énergie renouvelables et à utiliser ensuite ces poudres pour faire fonctionner des moteurs à combustion externe.
Lorsque l'on parle transition énergétique, il est beaucoup question d'électricité propre, produite à l'aide de panneaux solaires ou d'éolienneséoliennes. Sans doute des solutions d'avenir lorsqu'il s'agit de chauffer des bureaux ou une maison, même si les technologies demandent encore à être améliorées. Lorsque l'on aborde la question de la mobilité, les choses se compliquent encore. Bien sûr, on commence à voir sur les routes quelques voitures électriques mais leur autonomieautonomie laisse toujours à désirer. Les piles à combustibles et autres biocarburantsbiocarburants pourraient également avoir leur rôle à jouer même si, là aussi, des innovations sont encore à attendre.
Dans ce contexte, Jeffrey Bergthorson, professeur à l'université McGill, estime que « l'utilisation de poudres métalliques comme carburant représente une solution des plus prometteuses ». Celles-ci servent d'ores et déjà d'agent propulseur à des fuséesfusées à combustibles solidessolides. Son équipe vient en effet de démontrer, grâce à un brûleurbrûleur conçu sur mesure, que les flammes issues de la combustion de fines particules métalliques - de la taille des grains de farine ou de sucresucre en poudre - peuvent être stabilisées et ressemblent à s'y méprendre à celles que l'on obtient en brûlant des hydrocarbureshydrocarbures, les émissionsémissions de CO2 en moins. Car en brûlant, les poudres métalliques réagissent avec l'airair pour former des oxydes solides, non toxiques et, qui plus est, recyclables.
Quelques exemples de flammes stabilisées produites par la combustion de poudres métalliques (fer, aluminium, bore-aluminium et zirconium) au contact de l'air et la comparaison avec une flamme produite par la combustion de méthane. © Alternative Fuels Laboratory, université McGill
Des moteurs à combustion externe
En revanche, pour utiliser des poudres métalliques comme carburants, il faudra passer des moteurs à combustion internemoteurs à combustion interne, qui équipent aujourd'hui nos voituresvoitures, à des moteurs à combustion externe, bâtis sur le principe de ceux qui faisaient avancer les locomotives à vapeur d'antan. « Les densités d'énergieénergie et de puissance qu'afficheront les éventuels moteurs alimentés par des métauxmétaux devraient être semblables à celles des actuels moteurs alimentés par la combustion interne de combustibles fossiles. Par conséquent, cette technologie sera attrayante pour une société cherchant à réduire son empreinte carbone », assure Jeffrey Bergthorson.
Les chercheurs canadiens tiennent pour cela leur candidat idéal : le ferfer. En effet, les industries métallurgique, chimique et électronique utilisent déjà des millions de tonnes de poudre de fer chaque année et les technologies de recyclagerecyclage du fer sont éprouvées. Ne reste plus qu'à rendre plus vertes les techniques traditionnelles de fabrication de ces poudres.
Après le succès des expériences menées en laboratoire, il faudra tout de même que l'équipe de McGill passe le test du prototype industriel d'un brûleur fixé à un moteur thermiquemoteur thermique. David Jarvis, responsable de la stratégie et des nouvelles technologies à l'Agence spatiale européenneAgence spatiale européenne, s'enthousiasme déjà : « Cette technologie nous intéresse au plus haut point puisqu'elle ouvre la porteporte à de nouveaux systèmes de propulsion dont nous pourrons tirer profit dans l'espace et sur Terre. La combustion de métaux peu coûteux, comme la poudre de fer, représente une solution de rechange avantageuse à l'essence et au diesel. Si nous sommes en mesure de produire, pour la première fois, un moteur alimenté au fer émettant une quantité presque nulle de dioxyde de carbonedioxyde de carbone, nous estimons que cette découverte pourrait ouvrir la voie à d'autres innovations et permettre une réduction des coûts à court terme ».
