C6. Combustions
Une combustion, c’est la réaction chimique entre deux réactifs : le carburant (« ce qui brûle ») et le comburant (« ce qui fait brûler »). Une combustion dégage en général beaucoup d’énergie sous forme de chaleur.
Combustion dans l’air
- Combustion dans l’air
L’air contient en abondance un comburant : le dioxygène. Lorsqu’on réalise une combustion dans l’air, on fait réagir un combustible avec le dioxygène de l’air.
Exemples de combustibles courants
Le bois, le charbon, les différents carburants tirés du pétrole brut (« gaz naturel », essence, kérosène, gasoil…), la cire, l’huile.Vous avez déjà vu des exemples de combustion dans les classes antérieures ou même au chapitre C4 cette année. En voici quelques exemples :
- charbon ($*\ce{C}*$) : $*\ce{C + O2 → CO2}*$
- Méthane ($*\ce{CH4}*$) : $*\ce{CH4 + 2O2 → CO2 + 2 H2O}*$
- Butane ($*\ce{C4H10}*$) : $*\ce{2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O}*$
Aspect énergétique des combustions
Lorsqu’on réalise une combustion, c’est souvent pour en tirer de l’énergie. Voici une liste de l’énergie que l’on peut tirer d’une combustion (dans l’air) en fonction du combustible utilisé.
- 1 kg de bois sec : 17 MJ
- 1 kg de charbon : 20 à 30 MJ
- 1 kg d’essence (soit 1,4 L environ) : 44 MJ
- 1 kg de gaz naturel (principalement du méthane) : 45 MJ
Pour vous donner une idée de ce que représente ces énergies, si vous deviez produire 10 MJ en pédalant de toutes vos forces, il vous faudrait environ 15 h d’efforts intenses 😄
Gaz à effet de serre
- Gaz à effet de serre
Comme on l’a vu dans le paragraphe précédent, les combustibles courants contiennent tous du carbone. Après la combustion, ce carbone, initialement présent dans les molécules de combustible, se retrouve sous forme de $*\ce{CO2}*$.
Et vous le savez, le $*\ce{CO2}*$ est un gaz à effet de serre, qui contribue donc au changement climatique actuel.
La majeure partie de l’énergie utilisée par l’Humanité provient de la combustion de combustible fossile, et donc est responsable du changement climatique.
Une exception notable parmi les carburants est le dihydrogène $*\ce{H2}*$. Comme ce carburant ne contient pas de carbone, il ne peut pas produire de $*\ce{CO2}*$ et donc sa combustion ne produit pas directement de gaz à effet de serre.
Malheureusement, le dihydrogène n’existe pas en quantité significative à l’état naturel. Certaines bactéries sont capables d’en produire, mais il ne peut pas s’accumuler sur Terre, car le dihydrogène est une molécule très petite et très légère. Lorsqu’elle est produite, elle monte dans l’atmosphère et finit par être éjectée vers l’espace.
Le dihydrogène utilisé comme carburant (dans les fusées, par exemple, mais aussi dans certains véhicules) a dû être produit par l’Homme.
Cette production se fait soit à partir du méthane $*\ce{CH4}*$ (ce qui entraîne l’apparition de $*\ce{CO2}*$) soit à partir d’eau, mais dans ce dernier cas une très grande quantité d’énergie est nécessaire pour produire le $*\ce{H2}*$.