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ces recherches fut l’hydrogénation catalytique sous haute pression, en vue de la synthèse de l’alcool méthylique. Une série de brevets fut déposée revendiquant l’emploi et la préparation de différents catalyseurs d’hydrogénation. Actuellement, M. Audibert semble s’être arrêté à l’emploi du cuivre réduit à partir de l’oxyde à température peu élevée. Les résultats favorables obtenus dans la synthèse de l’alcool méthylique au laboratoire de la Société Nationale de Recherches ont fait décider la création d’une installation semi-industrielle en construction aux usines de Lens. Cette installation de mise au point, d’une capacité quotidienne de 500 kilos sera prête dans le courant de l’année 1929. Outre les alcools, les procédés de synthèse de l’alcool méthylique peuvent permettre la synthèse des hydrocarbures liquides. Il suffit, en effet, de remplacer l’hydrogène par des carbures non saturés. Le laboratoire continue, sous la direction de M. Audibert, toute une série de recherches, extrêmement fécondes sur les phénomènes catalytiques. Synthèse des hydrocarbures à la pression ordinaire par le procédé Fischer. Nous avons vu que le Prof. Franz Fischer, après avoir réalisé l’hydrogénation de l’oxyde de carbone sous pression élevée et la synthèse d’un mélange d’alcool, d’aldéhyde, de cétone et d’acides de la série grasse en employant des catalyseurs plus ou moins alcalins, renonça à poursuivre ses recherches dans ce sens pour plusieurs raisons. D’abord parce qu’il jugea à tort que les alcools méthylique et éthylique sont de mauvais carburants; Ensuite parce qu’il estime justement que, pour arriver à un prix de revient rendant possible sa fabrication, le produit obtenu doit être aussi homogène que possible et que toute synthèse tendant à donner des mélanges difficilement séparables est vouée à l’insuccès. En collaboration avec M. Tropsch, il reprit donc les essais d’hydrogénation catalytiques à la pression ordinaire en s’efforçant de l’orienter vers la production de composés hydrocarbonés binaires. Leur expérience dans ce domaine les amena rapidement à des résultats particulièrement intéressants. Ils s’aperçurent d’abord que dans les résultats catalytiques d’hydrogénation du CO, on peut, en quelque sorte, distinguer deux périodes actives qui sont schématiquement ! La réaction à température assez élevée tendant à produire du méthane. Cette production de
plus ou moins alcalins, renonça à poursuivre ses recherches dans ce sens pour plusieurs raisons. D’abord parce qu’il jugea à tort que les alcools méthylique et éthylique sont de mauvais carburants; Ensuite parce qu’il estime justement que, pour arriver à un prix de revient rendant possible sa fabrication, le produit obtenu doit être aussi homogène que possible et que toute synthèse tendant à donner des mélanges difficilement séparables est vouée à l’insuccès. En collaboration avec M. Tropsch, il reprit donc les essais d’hydrogénation catalytiques à la pression ordinaire en s’efforçant de l’orienter vers la production de composés hydrocarbonés binaires. Leur expérience dans ce domaine les amena rapidement à des résultats particulièrement intéressants. Ils s’aperçurent d’abord que dans les résultats catalytiques d’hydrogénation du CO, on peut, en quelque sorte, distinguer deux périodes actives qui sont schématiquement ! La réaction à température assez élevée tendant à produire du méthane. Cette production de méthane est à redouter étant donné le peu d’affinité chimique de ce corps. Cette réaction est favorisée par la température relativement élevée, et par le fer, le nickel et le cobalt; c’est cette réaction qui est décrite par Sabatier et Senderens. Mais si on règle convenablement la température, de telle sorte qu’elle soit inférieure à la température de la réaction précédente, on s’aperçoit que l’hydrogénation ne va pas aussi loin que précédemment, c’est-à-dire la fixation de quatre atomes d’hydrogène sur chaque atome de carbone, avec tendance à la formation d’hydrocarbures gazeux, liquides et solides. Le catalyseur qui fut choisi est du fer alcalinisé. Comme pour la synthèse du synthol effectuée précédemment, le degré d’alcalinité du catalyseur joue un rôle très important et tend à la formation de chaînes carbonées de plus en plus lourdes. Les corps les plus faciles à produire sont les carbures en C3, C4 et C5. Il semble d’ailleurs que lorsque cette condensation est commencée, elle tend à se poursuivre jusqu’à la formation de paraffines solides, de sorte que l’on obtient : a) Des gaz contenant des hydrocarbures condensés; b) Du benzol; c) Des paraffines très condensées. La purification des gaz et surtout l’élimination du soufre doit
sorte qu’elle soit inférieure à la température de la réaction précédente, on s’aperçoit que l’hydrogénation ne va pas aussi loin que précédemment, c’est-à-dire la fixation de quatre atomes d’hydrogène sur chaque atome de carbone, avec tendance à la formation d’hydrocarbures gazeux, liquides et solides. Le catalyseur qui fut choisi est du fer alcalinisé. Comme pour la synthèse du synthol effectuée précédemment, le degré d’alcalinité du catalyseur joue un rôle très important et tend à la formation de chaînes carbonées de plus en plus lourdes. Les corps les plus faciles à produire sont les carbures en C3, C4 et C5. Il semble d’ailleurs que lorsque cette condensation est commencée, elle tend à se poursuivre jusqu’à la formation de paraffines solides, de sorte que l’on obtient : a) Des gaz contenant des hydrocarbures condensés; b) Du benzol; c) Des paraffines très condensées. La purification des gaz et surtout l’élimination du soufre doit être assez complète. Fischer est d’ailleurs arrivé à un résultat très satisfaisant à ce sujet. Au Congrès de Pittsburgh, du 17 novembre 1926, Fischer assurait qu’il était suffisamment maître de sa réaction pour l’orienter dans les deux sens : n CO + (2 n + 1) H2 = CnH2n+2 + n H2 2nCO + (n + 2) H2 = CnH2n + + n CO2 et obtenir à son gré du gaz carbonique ou de l’eau. Au point de vue du rendement, on peut admettre, d’après ces chiffres donnés par Fischer, qu’il obtient 100 gr. d’hydrocarbures par mètre cube de gaz (ce qui supposerait un rendement de transformation de 50 %). Ces résultats, particulièrement intéressants, vont très prochainement passer à la semi-industrie. Cependant ce procédé présente deux défauts : D’abord, l’investissement énorme de capitaux nécessité par la capacité des appareils d’épuration et de catalyse. Si les procédés sous hautes pressions avaient le grave inconvénient d’être d’une réalisation coûteuse et compliquée, les installations de traitement à la pression ordinaire nécessitent une capacité considérable. D’autre part, on n’obtient pas exclusivement des carburants légers, mais aussi des proportions assez grandes de paraffine. Or, malgré la valeur élevée de ce produit, il sera nécessaire de
n H2 2nCO + (n + 2) H2 = CnH2n + + n CO2 et obtenir à son gré du gaz carbonique ou de l’eau. Au point de vue du rendement, on peut admettre, d’après ces chiffres donnés par Fischer, qu’il obtient 100 gr. d’hydrocarbures par mètre cube de gaz (ce qui supposerait un rendement de transformation de 50 %). Ces résultats, particulièrement intéressants, vont très prochainement passer à la semi-industrie. Cependant ce procédé présente deux défauts : D’abord, l’investissement énorme de capitaux nécessité par la capacité des appareils d’épuration et de catalyse. Si les procédés sous hautes pressions avaient le grave inconvénient d’être d’une réalisation coûteuse et compliquée, les installations de traitement à la pression ordinaire nécessitent une capacité considérable. D’autre part, on n’obtient pas exclusivement des carburants légers, mais aussi des proportions assez grandes de paraffine. Or, malgré la valeur élevée de ce produit, il sera nécessaire de le transformer en carburants légers dont les besoins sont infiniment plus considérables, de sorte que dans l’état actuel de la question le procédé Fischer devra être suivi d’un cracking des paraffines obtenues. D’autre part, tout dernièrement, Fischer reprit ses expériences en n’opérant plus, cette fois à la pression atmosphérique, mais en utilisant des pressions peu élevées; son but était justement de remédier à l’inconvénient que nous venons d’indiquer à savoir la capacité énorme d’appareillage nécessitée par le traitement du gaz à l’eau. Or, des pressions de 10 à 15 atmosphères sont suffisantes pour changer le sens de la réaction et pour produire, non pas seulement les composés ne contenant que du carbone et de l’hydrogène, mais toute une série de composés oxygénés analogues au synthol dont il a été précédemment mentionné. Les lecteurs se rappellent l’objection sérieuse faite au synthol et les doutes que l’on peut fournir sur le prix de revient des produits purs obtenus. Il est bien évident que les séparations des corps des différentes classes de la chimie organique qui sont mélangés dans le synthol sont assez longues, demandent un nouvel appareillage, de nouvelles calories, et par des pertes inévitables diminuent le rendement. Il semble donc que
en utilisant des pressions peu élevées; son but était justement de remédier à l’inconvénient que nous venons d’indiquer à savoir la capacité énorme d’appareillage nécessitée par le traitement du gaz à l’eau. Or, des pressions de 10 à 15 atmosphères sont suffisantes pour changer le sens de la réaction et pour produire, non pas seulement les composés ne contenant que du carbone et de l’hydrogène, mais toute une série de composés oxygénés analogues au synthol dont il a été précédemment mentionné. Les lecteurs se rappellent l’objection sérieuse faite au synthol et les doutes que l’on peut fournir sur le prix de revient des produits purs obtenus. Il est bien évident que les séparations des corps des différentes classes de la chimie organique qui sont mélangés dans le synthol sont assez longues, demandent un nouvel appareillage, de nouvelles calories, et par des pertes inévitables diminuent le rendement. Il semble donc que le procédé Fischer à la pression atmosphérique doive encore être considérablement perfectionné, avant de pouvoir entrer dans une phase industrielle. Normalement, nous croyons qu’il y a là surtout une question de choix des catalyseurs et que les efforts tentés dans cette voie sous des pressions moyennes conduiront uniquement à la formation d’hydrocarbures liquides. CONCLUSION Il reste maintenant à tirer une conclusion de cette revue des différents efforts tentés dans ce domaine de la synthèse des carburants. Le recul déjà est suffisant pour permettre de dégager les grandes lignes des réalisations à venir. Tout d’abord, on a perdu cette mystique qui faisait croire à une solution unique, et qui, comme toute conception absolue était évidemment fausse. On s’est rendu compte que l’emploi de tel ou tel procédé pouvait donner d’excellents résultats dans un pays, et, d’autre part, ne point paraître intéressants. Aussi, les solutions partielles, et nous citons parmi celles-ci les procédés de fabrication d’alcool éthylique à partir de la sciure de bois, la synthèse de l’alcool méthylique et de l’alcool éthylique à partir des gaz de fours à coke pourront fournir d’excellents carburants régionaux, sans qu’il soit cependant nécessaire d’en systématiser l’usage à toute la France. D’autre part, les recherches
formation d’hydrocarbures liquides. CONCLUSION Il reste maintenant à tirer une conclusion de cette revue des différents efforts tentés dans ce domaine de la synthèse des carburants. Le recul déjà est suffisant pour permettre de dégager les grandes lignes des réalisations à venir. Tout d’abord, on a perdu cette mystique qui faisait croire à une solution unique, et qui, comme toute conception absolue était évidemment fausse. On s’est rendu compte que l’emploi de tel ou tel procédé pouvait donner d’excellents résultats dans un pays, et, d’autre part, ne point paraître intéressants. Aussi, les solutions partielles, et nous citons parmi celles-ci les procédés de fabrication d’alcool éthylique à partir de la sciure de bois, la synthèse de l’alcool méthylique et de l’alcool éthylique à partir des gaz de fours à coke pourront fournir d’excellents carburants régionaux, sans qu’il soit cependant nécessaire d’en systématiser l’usage à toute la France. D’autre part, les recherches entreprises sur la combustion dans les moteurs, et il convient de citer à ce sujet les travaux de M. Dumanois, ingénieur en chef de l’Aéronautique, ont montré que des mélanges bien dosés d’alcools éthylique et méthylique, et de carburants paraffiniques, éthyléniques et benzéniques, non seulement pouvaient remplacer l’essence, mais donnaient, dans un moteur, un bien meilleur rendement. Dès lors l’idée qu’on pouvait avoir d’une solution idéale apportant un carburant unique semble singulièrement naïve. Il convient, au contraire, de souhaiter que l’industrie nous fournisse une gamme de carburants divers, dont les mélanges bien définis seront rationnellement utilisés. Ceci étant, comment pouvons-nous espérer voir se créer une industrie des carburants de synthèse en France? Deux conditions sont indispensables. Nous allons les examiner successivement. 1° Il faut qu’on puisse produire les carburants à un prix abordable; 2° Il faut qu’on puisse produire ces carburants en quantité suffisante. Conditions nécessaires à la fabrication de carburants À PRIX DE REVIENT ABORDABLE Si en cas de guerre, la question du prix de revient est secondaire, il n’en est plus de même en temps de paix. Il est évident que pour que les carburants de synthèse puissent concurrencer l’essence naturelle, il faut que leur prix de vente
dans un moteur, un bien meilleur rendement. Dès lors l’idée qu’on pouvait avoir d’une solution idéale apportant un carburant unique semble singulièrement naïve. Il convient, au contraire, de souhaiter que l’industrie nous fournisse une gamme de carburants divers, dont les mélanges bien définis seront rationnellement utilisés. Ceci étant, comment pouvons-nous espérer voir se créer une industrie des carburants de synthèse en France? Deux conditions sont indispensables. Nous allons les examiner successivement. 1° Il faut qu’on puisse produire les carburants à un prix abordable; 2° Il faut qu’on puisse produire ces carburants en quantité suffisante. Conditions nécessaires à la fabrication de carburants À PRIX DE REVIENT ABORDABLE Si en cas de guerre, la question du prix de revient est secondaire, il n’en est plus de même en temps de paix. Il est évident que pour que les carburants de synthèse puissent concurrencer l’essence naturelle, il faut que leur prix de vente soit inférieur ou égal à celui de l’essence. Autrement dit, il faut que le prix de vente des hydrocarbures ne dépasse pas 2 fr. 25 le litre. Pour l’alcool méthylique, son très faible pouvoir calorifique oblige à lui appliquer un coefficient différent et son prix de vente ne pourra dépasser 2,25 x 1,6 = 1,35 le litre. Il faut ajouter toutefois que le gouvernement français aidera l’industrie des carburants de synthèse en l’exonérant des droits perçus sur les carburants d’importation. Cependant, même avec cette protection, la marge sera faible et il sera nécessaire de rechercher avec soin les conditions de traitement qui le plus logiquement permettront d’abaisser le prix de revient du carburant produit. 1° Il faut tout d’abord partir de produits bon marché. Déchets de l’industrie minière (poussières, charbons cendreux), déchets de l’industrie du bois (sciure), déchets de fabrications diverses (pulpe de sisal), etc. Il faut, en outre, mettre en valeur nos millions de tonnes de lignite inexploité. On peut admettre qu’une exploitation rationnelle de nos lignites pourrait nous fournir un lignite à 25 % d’eau à un prix compris entre 25 et 35 fr. la tonne. 2° L’appareillage et les réactifs utilisés doivent être économiques. Trop souvent, on
2,25 x 1,6 = 1,35 le litre. Il faut ajouter toutefois que le gouvernement français aidera l’industrie des carburants de synthèse en l’exonérant des droits perçus sur les carburants d’importation. Cependant, même avec cette protection, la marge sera faible et il sera nécessaire de rechercher avec soin les conditions de traitement qui le plus logiquement permettront d’abaisser le prix de revient du carburant produit. 1° Il faut tout d’abord partir de produits bon marché. Déchets de l’industrie minière (poussières, charbons cendreux), déchets de l’industrie du bois (sciure), déchets de fabrications diverses (pulpe de sisal), etc. Il faut, en outre, mettre en valeur nos millions de tonnes de lignite inexploité. On peut admettre qu’une exploitation rationnelle de nos lignites pourrait nous fournir un lignite à 25 % d’eau à un prix compris entre 25 et 35 fr. la tonne. 2° L’appareillage et les réactifs utilisés doivent être économiques. Trop souvent, on s’hypnotise sur un rendement, sans se rendre compte que les résultats obtenus sont bien moins intéressants que ceux de tel autre procédé obtenu par des moyens plus simples et moins onéreux. Il faut aussi que l’appareillage soit simple et durable. Ici, notre expérience est encore trop récente pour nous permettre de donner des chiffres. Aucun procédé n’a encore subi d’essais industriels prolongés. Prévoir pour tel ou tel procédé l’amortissement à la tonne de carburant produit serait du domaine de la plus haute fantaisie. En outre, des conceptions diverses se défendent sans que nous puissions encore trancher. Citons le cas des procédés de synthèse de l’alcool méthylique et des hydrocarbures à partir du gaz à l’eau; les procédés Patart, Badische, Audibert, utilisent des pressions élevées demandant une dépense considérable d’énergie et un appareillage très résistant. Le procédé Fischer, au contraire, travaille à la pression atmosphérique, mais nécessiterait un cubage énorme d’appareillage pour une production intéressante. Quelle conception doit primer? Nous sommes encore incapables de le dire. 3° Presque tous les produits de transformation des combustibles solides emploient des catalyseurs. Certains même, comme le procédé Prudhomme emploient plusieurs catalyseurs. S’ils résistent assez bien au laboratoire, en sera-t-il de même en industrie? Ici,
de donner des chiffres. Aucun procédé n’a encore subi d’essais industriels prolongés. Prévoir pour tel ou tel procédé l’amortissement à la tonne de carburant produit serait du domaine de la plus haute fantaisie. En outre, des conceptions diverses se défendent sans que nous puissions encore trancher. Citons le cas des procédés de synthèse de l’alcool méthylique et des hydrocarbures à partir du gaz à l’eau; les procédés Patart, Badische, Audibert, utilisent des pressions élevées demandant une dépense considérable d’énergie et un appareillage très résistant. Le procédé Fischer, au contraire, travaille à la pression atmosphérique, mais nécessiterait un cubage énorme d’appareillage pour une production intéressante. Quelle conception doit primer? Nous sommes encore incapables de le dire. 3° Presque tous les produits de transformation des combustibles solides emploient des catalyseurs. Certains même, comme le procédé Prudhomme emploient plusieurs catalyseurs. S’ils résistent assez bien au laboratoire, en sera-t-il de même en industrie? Ici, encore de redoutables problèmes se posent dont la solution influera sur les frais généraux des usines de traitement. Pour qu’un procédé soit bon marché, il faut que le produit qu’il fabrique soit homogène et ne nécessite pas de traitement chimique ou physique de séparation. Ce fut, on l’a vu, l’écueil contre lequel se heurta le synthol du Prof. Fischer. C’est l’avantage de la fabrication de l’alcool méthylique. De même, un procédé qui fournit non seulement des hydrocarbures légers, mais aussi des produits lourds, va exiger de nouvelles transformations des portions lourdes moins demandées. Dans ce cas, un cracking sera nécessaire, d’où nouvelle augmentation du prix de revient. À côté des carburants liquides, produit principal, il faut songer à la valeur des sous-produits. Le semi-coke, notamment, obtenu dans certains procédés de traitement des lignites, à côté du gas oil et de l’essence, entrera pour une part importante dans le prix de revient. Or, pour certains lignites français, il est très fortement cendreux et d’une faible valeur commerciale. Il en faudrait trouver l’utilisation. On le voit, la synthèse des carburants n’est pas facile. D’énormes difficultés restent encore à vaincre. De nombreux points sont encore dans l’ombre. Cependant, il semble que si aucun
contre lequel se heurta le synthol du Prof. Fischer. C’est l’avantage de la fabrication de l’alcool méthylique. De même, un procédé qui fournit non seulement des hydrocarbures légers, mais aussi des produits lourds, va exiger de nouvelles transformations des portions lourdes moins demandées. Dans ce cas, un cracking sera nécessaire, d’où nouvelle augmentation du prix de revient. À côté des carburants liquides, produit principal, il faut songer à la valeur des sous-produits. Le semi-coke, notamment, obtenu dans certains procédés de traitement des lignites, à côté du gas oil et de l’essence, entrera pour une part importante dans le prix de revient. Or, pour certains lignites français, il est très fortement cendreux et d’une faible valeur commerciale. Il en faudrait trouver l’utilisation. On le voit, la synthèse des carburants n’est pas facile. D’énormes difficultés restent encore à vaincre. De nombreux points sont encore dans l’ombre. Cependant, il semble que si aucun procédé, pris en soi, n’est susceptible de nous fournir la solution providentielle, on peut espérer un prix de revient abordable en les additionnant et en les faisant se compléter heureusement. Dans un article paru dans cette revue même, M. l’intendant général Patart a déjà, l’année dernière, indiqué comment il concevait un enchaînement logique et économique des différents procédés et signalé les rapports d’interdépendance étroite qui, immanquablement, régiront les différentes méthodes. Il met à part les procédés de fabrication d’alcool éthylique par fermentation qui, ainsi que nous l’avons dit, sont des solutions régionales et s’adressent à des matières premières bien spéciales. On peut admettre que parmi les procédés partant des combustibles solides, quatre, au moins, sont susceptibles de se compléter réciproquement. Ajoutons à ces quatre procédés de fabrication de carburants, les procédés de synthèse de l’ammoniaque. Ce sont : 1° Le procédé Bergius (Kling et Florentin), de transformation des goudrons en essence par hydrogénation. Procédé Bergius de liquéfaction directe de la houille (toutes réserves faites d’ailleurs sur l’universalité du procédé). 2° Procédés de distillation à basse température. La transformation directe des matières volatiles de la houille en carburants légers n’a pu encore être réalisée au cours même de la distillation à