Les biolubrifiants

La valorisation non alimentaire des agro-ressources est une activité qui consiste à utiliser la biomasse pour des fins diverses telles que la production des biocarburants (éthanol, biodiesel…), des biomatériaux (bioplastique, matériaux composites…) ou des biomolécules (tensioactifs, solvants, biolubrifiants, catalyseurs…).

Parmi les secteurs de valorisation de la biomasse, en évolution continue, on trouve le secteur des biolubrifiants dont le marché représente, environ, 2% du marché des lubrifiants en Europe. Produits à partir des matières végétales, les biolubrifiants sont utilisés dans plusieurs industries et ont des propriétés qui les distinguent par rapport aux lubrifiants d’origine pétrolière.

Les lubrifiants sont des substances grasses, liquides ou gazeuses, plastiques ou semi solides, qui sont interposées entre deux surfaces en mouvement relatif afin d'en réduire le frottement ou l'usure. Ce qui distingue les biolubrifiants des lubrifiants issus du pétrole est le fait qu’ils sont d'origine organique à savoir animale ou végétale. Ces nouveaux produits remplissent les conditions fondamentales requises dans un lubrifiant, à savoir, la formation de film à la surface des pièces, la continuité du film lors du contact des pièces et la déformation facile du film par cisaillement. Par ailleurs, ils sont biodégradables et moins nocifs pour l’environnement.

La valorisation non alimentaire des agro-ressources est une activité qui consiste à utiliser la biomasse pour des fins diverses telles que la production des biocarburants (éthanol, biodiesel…), des biomatériaux (bioplastique, matériaux composites…) ou des biomolécules (tensioactifs, solvants, biolubrifiants, catalyseurs…).

Parmi les secteurs de valorisation de la biomasse, en évolution continue, on trouve le secteur des biolubrifiants dont le marché représente, environ, 2% du marché des lubrifiants en Europe. Produits à partir des matières végétales, les biolubrifiants sont utilisés dans plusieurs industries et ont des propriétés qui les distinguent par rapport aux lubrifiants d’origine pétrolière.

Les lubrifiants sont des substances grasses, liquides ou gazeuses, plastiques ou semi solides, qui sont interposées entre deux surfaces en mouvement relatif afin d'en réduire le frottement ou l'usure. Ce qui distingue les biolubrifiants des lubrifiants issus du pétrole est le fait qu’ils sont d'origine organique à savoir animale ou végétale. Ces nouveaux produits remplissent les conditions fondamentales requises dans un lubrifiant, à savoir, la formation de film à la surface des pièces, la continuité du film lors du contact des pièces et la déformation facile du film par cisaillement. Par ailleurs, ils sont biodégradables et moins nocifs pour l’environnement.

Un produit organique

Un biolubrifiant est un produit organique

La matière première de base d’un biolubrifiant est une ou plusieurs huiles riches en acide oléique, acide gras à chaîne longue (18 carbones) provenant plus fréquemment des oléagineux.

Dans les régions tempérées, les graines oléagineuses proviennent essentiellement du tournesol, du colza, du lin et des fruits oléagineux (noix, noisettes, amandes, olives). Dans les régions tropicales, les principales espèces concernées sont les cocotiers, les palmiers à huile, l'arachide et le coton. D'autres espèces oléagineuses telles que le ricin, le carthame, le sésame, le jojoba, le crambe et le cade peuvent également être utilisées.

L'origine de la matière première permet de distinguer deux types fondamentaux de biolubrifiants :

• Les biolubrifiants d'origine animale
• Les biolubrifiants d'origine végétale

Les biolubrifiants d'origine animale sont essentiellement constitués d'ester résultant de la combinaison d'acide gras et de glycérine. Ils sont retrouvés sous trois formes :

• Liquides : les oléines telles que l'huile de lard, poisson, baleine, phoque ;
• Pâteux : les oléostéarines telles que les suifs (qui deviennent très acides par oxydation) et la lanoline ;
• Solides : les stéarines dont l'usage est restreint à la formulation des graisses dures.
• Les biolubrifiants d'origine végétale, quant à eux, consistent en une combinaison d'acides gras peu ou pas estérifiés. Ils sont également retrouvés sous trois formes :
• Liquides : les huiles s'épaississant par oxydation telles que l'huile de coton et de colza ou non siccatives telles que l'huile de ricin (intéressante pour sa forte viscosité et la possibilité d'une utilisation dans une large gamme de températures), d'arachide et d'olive ;
• Pâteux : huiles de palme, de coco et de palmiste: ces huiles sont liquides aux températures tropicales mais pâteuses dans les régions tempérées ;
• Solides : résines et colophanes tirés du pin et pouvant résister à l'eau.

Origines et utilisations

Les biolubrifiants : différentes origines et différentes utilisations

Il existe sur le marché trois générations de lubrifiants à base de matière première végétale :

• Les huiles végétales brutes non transformées : Elles possèdent un pouvoir lubrifiant naturel, une biodégradabilité et une bonne adhésivité aux surfaces métalliques. Ce type de biolubrifiant peu additivé est idéal pour des températures allant jusqu'à 70°C.
• Les esters d'huiles végétales : sont, dans la plupart des cas, des triglycérides qui ont subi une modification structurelle, à savoir la substitution d'un glycérol par un alcool sur la chaîne carbonée. On parle de réaction d'estérification.

Cette modification permet une meilleure résistance à l'oxydation et à des températures au-delà de 70°C. Ce type de lubrifiant est utilisé comme fluide hydraulique ou fluide de forage et a l'avantage de posséder des propriétés intéressantes de biodégradabilité. Sa qualité est comparable à celle d'un lubrifiant minéral.

*Les esters d'huiles végétales élaborés : sont des esters de types saturés qui peuvent être utilisés comme huile de base dans un secteur spécialisé (automobile, aéronautique) ou comme additif dans des applications plus sévères, c'est-à-dire, à des températures élevées (ex. : moteurs 4 temps). Ces produits résistent à l'hydrolyse et l'oxydation jusqu'à 120°C, ont des qualités supérieures à celles des lubrifiants minéraux et ont une grande capacité de biodégradation pouvant allez jusqu'à 15 jours.

Tableau 1 : exemples de biolubrifiants

Biolubrifiants	Produits de base	Procédé de fabrication
triglycérides	Huile végétale tournesol colza	Purification physique
Esters d’acide gras	Huile végétale (principalement)	Transestérification (chimique)
Esters synthétiques	Pétrole et parfois en plus huile végétale ou animale	Chimique
Polyglycol	Pétrole	Chimique

Les principaux atouts des biolubrifiants sont leur performance, leur biodégradabilité, leur non toxicité et leur caractère renouvelable.

Enfin, ils possèdent des caractères intrinsèques qui font leurs spécificités par rapport aux lubrifiants d'origine pétrolière, à savoir : un pouvoir lubrifiant naturel, une bonne adhésivité aux surfaces, une bonne onctuosité et un indice de viscosité élevé.

Tableau 2 : Principales propriétés des biolubrifiants 

Propriétés	Résultats	Avantages
Anti-usure	Réduction de l’usure	Durée de vie du matériel et faible consommation
Éco-compatibilité	Biodégradabilité	Respect de l’environnement et des utilisateurs
Onctuosité	Bonne adhérence au support, film persistant	Maintenance réduite, anti-corrosif
Pouvoir dispersant	Propreté du moteur	Maintenance réduite, faible additivité
Solubilité des additifs	Bonne avec absence de dépôt	Compatible avec additifs moins toxique
Stabilité thermique	Propreté du moteur	Augmentation des intervalles de vidanges

Avenir des biolubrifiants

Biolubrifiant : une pénétration timide, un avenir certain

Le marché européen des lubrifiants s'élève à 5 millions de tonnes et les biolubrifiants ne représentent que 100 000 tonnes. En France, par exemple, le marché des lubrifiants se chiffre à 850 000 tonnes avec une production nationale de biolubrifiants de 1000 tonnes.

L'Allemagne fait figure de pionnier avec une production totale de biolubrifiants de 50000 tonnes, soit 50% de la production européenne, suivie par la Scandinavie et l'Autriche.

L'avancée du marché dans ces pays est due à une politique incitative, via la mise en place de réglementations et de labels. Le principal obstacle à la percée des biolubrifiants sur les marchés européens est leur prix qui est 2 à 5 fois plus élevé que les lubrifiants pétrochimiques.

Actuellement, les marchés en progression sont : huiles de chaînes de tronçonneuse, fluides hydrauliques, graisses et lubrifiants pour l'industrie agroalimentaire, huiles de décoffrage pour la construction, lubrifiants pour moteur et huiles pour engrenage.

Les biolubrifiants sont utilisés à plusieurs fins : réduire les pertes d'énergie mécanique des machines réduire l'usure des pièces de frottement transmettre les pressions protéger les pièces de la corrosion baisser la température de fonctionnement des machines augmenter l'étanchéité éviter et d'évacuer les dépôts d'impuretés et de saletés

 Les secteurs d'application des biolubrifiants sont les mêmes que ceux des lubrifiants d'origine pétrochimique. Ils sont divers et variés : huiles de chaîne, fluides hydrauliques, graisses, huiles de décoffrage, lubrifiants pour moteur.

Les secteurs d'intervention des biolubrifiants sont de deux ordres :

• Les secteurs de perte, où le lubrifiant est irrécupérable. C'est le cas des activités forestières et de navigation fluviale où la contamination du milieu est réalisée par les huiles de chaîne de tronçonneuses, graisses et fluides hydrauliques, ou par les activités marines motorisées. C’est le cas également du secteur du bâtiment (huile de décoffrage).
• Les secteurs de préconisation dans lesquels le lubrifiant peut-être sujet à des pertes accidentelles comme c’est le cas dans les industries agroalimentaires ou automobiles.

Pour en savoir plus

http://www.lubrifiants.total.fr

http://www.valbiom.be

www.actu-environnement.com