Le moteur à l’ammoniac et la transition écologique  

Le groupe automobile Toyota en coopération avec GAC a récemment présenté un nouveau moteur fonctionnant à l’ammoniac. Dans la perspective de la transition écologique souhaitée et souhaitable, ce carburant très peu polluant (mais toxique) pourrait bien représenter une alternative crédible aux carburants fossiles.  

Un point sur les moteurs écologiques 

Les options pour rendre nos moteurs thermiques plus écologiques, comme l’éthanol, le GPL, l’e-fuel et le gaz naturel, sont de plus en plus nombreuses. Dans le même temps cette démarche écologique du secteur automobile se matérialise à travers les moteurs hybrides ou encore électriques. Aussi l’hydrogène représente une dernière alternative et cela fait depuis 1992 que Toyota mène des recherches sur le sujet. 

En 2014, l’entreprise nippone présentait sa Toyota Mirai (futur en japonais), premier véhicule à fonctionner avec une pile à combustible à hydrogène. Une technologie a priori non polluante ; mais présentant plusieurs bémols quant à la production du dit gaz. Actuellement, la plupart de l’hydrogène est produite à partir de combustion fossile ce qui entraine… des émissions de dioxyde de carbone. Le serpent se mord la queue.  

Ensuite, il y a toujours la question du coût. Considérons que la production d’hydrogène vert (faite à partir d’électricité renouvelable par électrolyse de l’eau) est actuellement plus coûteuse que la production d’hydrogène gris (produit à partir de combustibles fossiles). Enfin, il y a la question des infrastructures, et du stockage qui doit être fait nécessairement sous haute pression. Cela représente des défis en matière de sécurité. Rappelons que l’hydrogène est l’un des gaz les plus explosifs qui soit. 

Le dilemme de l’electrique face au moteur à l’ammoniac

L’alternative à l’hydrogène reste bien évidemment la voiture électrique dotée le plus généralement de batteries lithium-ion. Là encore il y a un dilemme, si l’on peut croire que la conduite électrique épargne l’environnement, il en va autrement pour ce qui est de la fabrication qui, à elle seule émet plus de CO2 que la production d’une voiture à essence, principalement en raison de la production de la batterie.  

 Notons que la production de batteries au lithium-ion nécessite une grande quantité d’eau. Par exemple, il faut 500 000 gallons d’eau pour raffiner une tonne de carbonate de lithium (Li2CO3), un composant clé des batteries au lithium-ion. 

La question des matières premières se pose aussi. Si le lithium reste le composant principal, il faut aussi d’autres métaux comme le cobalt et le nickel. Et l’extraction de ces métaux a des impacts environnementaux et sociaux. L’exemple de l’exploitation des mines de cobalt au Congo est à ce titre édifiant. 

Dernièrement, il y a le problème du recyclage des batteries : Plus de 12 millions de tonnes de batteries au lithium-ion devraient arriver en fin de vie d’ici 2030.  

Dans ce contexte problématique du coût écologique de fabrication et la nécessité d’avoir des véhicules propres, l’ammoniac abondant dans la nature, parait des plus pertinentes. Est-ce vraiment le cas ? 

Un carburant propre ? 

La combustion de l’ammoniac ne produit que de l’azote et de l’eau, éliminant presque toutes les émissions de carbone nocives. Le moteur à ammoniac offre des bénéfices significatifs. À la différence des moteurs à hydrogène, il ne contient pas de carbone, supprimant ainsi la production de CO2.  

Toyota a donc adapté un moteur turbocompressé de 2,0 litres pour qu’il fonctionne à l’ammoniac. Bien que la combustion soit plus lente et son point d’auto-inflammation plus élevé que l’essence, les ajustements effectués permettent d’obtenir une efficacité comparable à celle des carburants traditionnels. 

En réduisant considérablement les émissions, l’ammoniac se positionne comme un remplaçant potentiel sérieux des carburants fossiles. Sa présence en grande quantité dans l’urine et d’autres sources naturelles rend cette technologie attrayante mais méfiance… Entre les couts de production de l’ammoniaque, et sa toxicité, l’avenir de ce carburant pourrait-être contrarié.  

L’avenir nous le dira, il reste que l’usage de l’ammoniac comme combustible n’est pas neuve, tout comme pour l’hydrogène. 

Petite histoire des alternatives aux carburants fossiles 

Pendant la Seconde Guerre mondiale, et suite à la pénurie d’hydrocarbures, les bus bruxellois fonctionnaient avec un mélange d’ammoniaque et de gazogène. L’idée a été abandonnée par la suite, du fait d’un déficit d’efficacité.  

Pour ce qui est de l’hydrogène considéré comme une innovation, l’on pourrait dire que l’histoire ne manque pas d’ironie, car il s’agit plutôt d’une redécouverte. 

 En son temps, plus précisément en 1799, l’ingénieur et chimiste Philippe Lebon avait prédit dans son brevet que son « gaz hydrogène » serait « une force applicable à toutes espèces de machine » Une vision matérialisée au fur et à mesure du XIXème siècle avec par exemple les travaux en 1804, du Suisse François Isaac de Rivaz qui a construit les  les premiers moteurs à hydrogène utilisant le gaz de houille  

En 1859, Étienne Lenoir a breveté un moteur à combustion interne fonctionnant au gaz de houille. 

L’inventeur et industriel allemand Nikolaus Otto lui a amélioré le moteur à hydrogène en 1867 . Il a fondé Deutz AG avec Gottlieb Daimler en 1872, ce qui a influencé l’industrie automobile allemande. 

Pour finir, comment ne pas parler de la fameuse automobile d’Etienne Lenoir. Le vehicule a pu tout de même atteindre la vitesse de 3 km/h lorsqu’il fut présentée en 1862.  

En conclusion

L’innovation automobile de Toyota en coopération avec les Chinois de GAC offre des perspectives intéressantes, cela est indéniable. Est-ce que ces solutions seront applicables à tout un chacun, cela est moins sûr. L’on sait que des barrières et des cycles non nécessairement vertueux entravent la transition écologique. Nous l’avons par exemple vu avec les couts de fabrication des voitures électriques. Enfin, est ce que ces carburants propres seront admis par les grands groupes pétroliers ? On verra bien.