I.4.5.2 Influence de la quantité du
catalyseur
La quantité de catalyseur utilisée est fonction
des autres paramètres de la réaction (température, temps,
ratio alcool/huile). Elle peut d'une part influencer positivement le rendement
de conversion en accélérant la cinétique de la
réaction, ou d'autre part négativement en provoquant des effets
de lessivage du catalyseur [30]. Utilisé en
excès, le catalyseur peut entrainer des réactions secondaires
d'hydrolyse ou de saponification [31 ; 32].
Le rendement de conversion augmente en fonction de la
quantité de catalyseur dans le milieu réactionnel jusqu'à
atteindre un optimum au-delà duquel le rendement n'augmente plus et a
même tendance à baisser par l'effet d'une viscosité
élevée du milieu réactionnel [33 ;
34].
d. Comparaison entre les catalyseurs homogène et
hétérogène
La production du biodiesel par transestérification est
une étape cruciale dans la transformation des huiles
végétales en un carburant alternatif. Les catalyseurs jouent un
rôle essentiel dans ce
11
processus en facilitant la réaction de
transestérification. Le Tableau I.2 compare les
catalyseurs hétérogènes et homogènes
utilisés dans la transestérification pour produire le
biodiesel.
Tableau I.2 : Comparaison entre catalyses homogène
et hétérogène.
Catalyseur homogène Catalyseur
hétérogène
· Catalyseurs souvent plus actifs et plus
sélectifs ;
· Difficultés de séparation et recyclage
de solvants et du catalyseur ;
· Réacteurs plus simples et échanges
thermiques plus favorables ;
· Problèmes de corrosion et de transport de
matière
· Catalyseurs plus stables mais moins actifs et moins
sélectifs ;
· Séparation plus aisée des produits de
réaction et du catalyseur ;
· Réacteurs plus complexes avec problème
important d'échange thermique ;
· Chaleur de réaction récupérable
à un niveau thermique plus élevé
I.4.5.3 Le choix de l'alcool
Les alcools utilisés pour cette réaction sont le
méthanol, l'éthanol, le 1-propanol, le 2-propanol (iso-propanol),
le 1-butanol, le 2-butanol, le 2-méthyl1-propanol (iso-butanol) et le
2-méthyl-2-propanol (tert-butanol), mais les plus fréquemment
utilisés sont le méthanol et l'éthanol, du fait de leur
faible coût et de leurs propriétés physico-chimiques
avantageuses (alcools à chaîne courte, polaires)
[29]. Pour notre étude nous avons utilisé
l'éthanol.
I.4.5.4 Le rapport molaire huile/alcool
L'une des variables les plus importantes affectant le
rendement en esters est le rapport molaire entre l'huile (les
triglycérides) et l'alcool. Dans les conditions stoechiométriques
de la réaction chimique, une mole d'huile réagit avec trois moles
d'alcool, c'est-à-dire un ratio molaire huile/alcool de 1:3.
Mais, comme c'est une réaction réversible, un
excès d'alcool est nécessaire pour déplacer
l'équilibre de la réaction vers les produits. Ainsi, pour qu'il y
ait formation d'ester, la réaction s'effectue toujours avec un
excès d'alcool, le plus souvent à partir d'un ratio molaire
huile/alcool 1:6 [35]. Dans la transestérification
à catalyse basique, un rapport molaire d'au moins 1:6 est
suggéré par de nombreuses études [17]
afin de maximiser le rendement. Un rapport molaire plus grand que 1:6
conduit à une séparation plus difficile des esters.
En effet, elle devient plus difficile car la
miscibilité du glycérol (dans la phase enrichie en esters)
augmente en raison d'une quantité plus élevée en alcool.
Cette quantité de glycérol peut alors
12
réagir avec l'ester, pour déplacer
l'équilibre de réaction vers la formation des
triglycérides, impliquant une diminution de rendement
[17].
I.4.5.5 L'influence de la température, la pression
et le temps de réaction
La plupart des réactions de transestérification
sont conduites au voisinage de la température d'ébullition de
l'alcool utilisé. Les températures d'ébullition du
méthanol et de l'éthanol étant respectivement de 65°C
et 78°C, les réactions sont réalisées
généralement à 60°C avec le méthanol et
à 70-75°C avec l'éthanol [17].
La transestérification est habituellement
réalisée à pression atmosphérique. Cependant,
certains procédés industriels, comme le procédé
Henkel par exemple, peuvent se dérouler à 90 bars et 240°C
[37]. Les procédés en milieu supercritique
(très grand excès d'alcool) sont également conduits sous
pression.
La cinétique de la réaction de
transestérification d'une huile végétale est sensible
à la température et au temps de réaction. Il a
été rapporté que la transestérification de l'huile
de soja avec le méthanol en milieu basique conduit à des
rendements en esters méthyliques de 95 % et 64 % à 60°C et
45°C respectivement après 6 min de réaction [38 ;
37]. Alors qu'après une heure de réaction, les
rendements en esters méthyliques sont du même ordre de grandeur
pour les deux températures.
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