C n : x - UdPPC AUVERGNE

Olympiades de chimie 2008/2009 – Académie de Clermont-Ferrand – Stéphanie Mortier
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TD : Utilisation de la biomasse pour préparer les biocarburants
Il y avait en 1901, 3000 voitures en circulation dans le monde ; aujourd’hui, il y en a plus de 250
millions. Les 100 millions de véhicules de la Communauté Européenne brûlent environ 100 millions de
tonnes d’essence par an, provoquant d’importants rejets de gaz polluants.
Les études relatives à l’obtention et à l’utilisation de carburants d’origine non pétrolière ont pris une
grande importance depuis 1970 en raison de leur impact potentiel sur la réduction des importations de
pétrole et sur la diversification des sources d’énergie.
Les composés organiques oxygénés, alcools et éthers, issus du gaz naturel, du charbon ou de la
biomasse peuvent notamment constituer des carburants de remplacement pour le moteur à allumage
commandé ; les produits le plus souvent envisagés sont :
- le méthanol et des alcools possédant 2 à 5 carbones issus du gaz de synthèse (monoxyde
de carbone + dihydrogène)
- l’ éthanol appelé bioéthanol tiré de la fermentation des sucres possédant 6 carbones contenus
dans certaines plantes
- des éthers organiques formés à partir du méthanol et des hydrocarbures simples.
1. Ecrivez l’ équation chimique de la production du méthanol à partir du gaz de synthèse.
2. Ecrivez l’ équation chimique de la synthèse de l’ éthanol à partir de la fermentation anaérobie
des sucres (on prendra comme formule brute des sucres simples C6H12O6 ) ; seul du dioxyde de
carbone est produit en même temps que l’éthanol.
3. Quelles plantes peuvent par fermentation produire de l’ éthanol ?
4. Considérons la fermentation d’une tonne de matière végétale renfermant 20% de sucres
fermentescibles (de formule C6H12O6) ; calculez la masse d’ éthanol que l’ on peut isoler.
5. Quel volume de dioxyde de carbone est formé ? Calculez le volume d’ air nécessaire pour diluer
ce gaz à un seuil de 5%.

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6. Suggérez une technique susceptible de distinguer l’ alcool industriel (d’ origine fossile)
de l’ alcool agricole (ou bioéthanol) afin de dissuader des fraudeurs éventuels.
7. L’ éthanol est plutôt utilisé comme additif : à quel carburant est il ajouté ?
Le problème concerne (entre autres) le prix de revient du bioéthanol qui est trois fois supérieur à
celui des additifs issus du pétrole et en limite l’ utilisation. Un soutien a officiellement été apporté "à
titre expérimental", aux véhicules "flex-fuel", qui utilisent indifféremment de l’essence normale ou une
essence comprenant 85 % d’éthanol, une piste jugée intéressante. Il est demandé aux constructeurs
automobiles de "développer une offre significative" de véhicules de ce type pour le marché français. De
quoi réjouir un groupe comme Ford, précurseur dans ce domaine.
L’ IFP a récemment élaboré un carburant baptisé diester ; il est produit à partir de l’ huile de colza qui
est composé de triesters du glycérol et d’ acides gras.
8. Qu’ est ce que l’ IFP ?
9. Donnez la formule générale d’ un ester, du glycérol (ou propan1,2,3-triol ) puis d’ un triester du
glycérol.
Un acide gras est un acide carboxylique à longue chaîne carbonée saturée ou insaturée et est noté
ainsi :
C n : x 
où n est le nombre d’atomes de carbone présents dans l’acide, x est le nombre de doubles liaisons et
après le symbole , on indique le numéro des atomes de carbone portant la double liaison (le carbone de
la fonction acide carboxylique est toujours le carbone numéro 1).
On note l’acide linoléïque ainsi : C 18 : 2  9,12 et la formule semi-développée est donc :
ou en représentation topologique :
Ci-après figure un tableau indiquant la composition en acides gras de certains corps gras :
COOH
CH3CH2CH CH CH2CH2COOH
CH
CH
47
19
12
18
:
numérotation de la chaîne carbonée

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10. Donnez les formules semi-développées de l’acide oléïque, de l’acide linolénique et de l’acide
arachidonique.
11. Indiquez la configuration des deux doubles liaisons présentes dans la représentation
topologique de l’acide linoléïque.
12. La plupart des doubles liaisons des acides gras naturels ont la configuration trouvée à la
question 11; représentez alors l’acide oléïque, l’acide linolénique et l’acide arachidonique en
représentation topologique.
L’ huile de colza est aussi riche en acide érucique (ou acide docos-13-ènoïque ) de formule :
CH3CH2CH CH CH2CO2H
711
13. Si on considère que l’ acide gras présent dans l’ huile de colza est uniquement l’ acide
érucique, en déduire la formule exacte du triester, constituant principal de cette huile.
14. Si l’ huile est constituée de triesters et d’ acides gras, pourquoi appelle- t- on ce nouveau
carburant, le diester ?

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15. Sous quel autre nom est- il connu ?
On peut caractériser un triglycéride par son indice de saponification ( noté IS ), c’est à dire la masse
de potasse ( exprimée en mg ) nécessaire à la saponification de 1g de triglycéride.
16. Rappelez l’équation chimique de la réaction de saponification d’un triglycéride.
17. Etablissez la relation entre l’IS et la masse molaire M du triglycéride.
18. On effectue la saponification de 3 g d’un triglycéride homogène (c.a.d possédant 3 mêmes
chaînes alkyles); cette réaction a nécessité 10,1 mL d’une solution alcoolique de potasse de
concentration 1 mol/L ; en déduire l’IS et donnez la formule semi-développée de ce triglycéride
(on supposera que les chaîne alkyles sont linéaires et saturées .
Masses molaires en g/mol :
H : 1 C : 12 O : 16 K : 39
Pour l’ instant, en France, les biocarburants constituent seulement 1,5% des carburants utilisés ; le
taux d’incorporation devrait s’élever à 5,75% en 2008 et 7% en 2010.
Dans un avenir à moyen terme (2015), les biocarburants issus de la biomasse lignocellulosique (bois,
maïs…) devraient se développer au détriment du diester du fait des problèmes de disponibilités en
colza, tournesol.
Afin d’atteindre les objectifs d’incorporation, de développer la concurrence sur le marché et d’assurer
de nouveaux débouchés pour l’éthanol, de nouveaux biocarburants sont encouragés :
- l’ester éthylique d’huile végétale (EEHV) qui offre un débouché pour l’éthanol dans le gazole
- l’ester méthylique d’huiles animales (EMHA) dans le gazole
- les biodiesels de synthèse.
19. La préparation d’ester éthylique ou méthylique d’huile végétale permet d’obtenir des produits
moins visqueux et plus volatils. Le triglycéride réagit 3 fois avec l’éthanol (ou le méthanol) et on
obtient ainsi 3 molécules d’esters avec échange de la partie alcool (réaction de
transestérification ). Donner la formule générale de l’EEHV et l’EMHV.
Sites Internet
sur les biocarburants :
http://www.journaldunet.com/science/environnement/interviews/06/colonna/chat-retranscription.shtml
à la conquête de l’ or vert :
http://www.journaldunet.com/science/environnement/dossiers/06/0604-chimie-verte/1.shtml