Et drivstoff er en kjemisk forbindelse som sammen med en oksidasjonsmiddel (som oksygen ) og energi forbrukes i en kjemisk reaksjon som genererer varme : forbrenning . Denne raske eksoterme oksidasjonsreaksjonen involverer et reduserende reagens (drivstoff) og et oksiderende reagens (oksidasjonsmiddel).
Et drivstoff er et drivstoff som driver en forbrenningsmotor .
I forlengelsen snakker vi også om biodrivstoff for å betegne "ikke- fossile " organiske drivstoff , kjernebrensel for å betegne de fissile isotoper som brukes til å produsere energi ved fisjon i kjernefysiske reaksjoner , selv om det ikke er snakk om "en forbrenningsreaksjon .
Ved forbrenning (som er en redoksreaksjon ) er oksidasjonsmidlet oksidant , mens drivstoffet er reduksjonsmiddel .
I hverdagsspråket betegner begrepet " drivstoff " heller produktene som brukes til oppvarming ( tre , kull , petroleumsprodukter , etc.). Faktisk gjelder denne kvalifiseringen enhver forbindelse som er i stand til å forene seg med en oksidant (nesten alltid oksygen i luften) og som kan konsumeres .
I den første betydningen, “ drivstoff er produkter hvis forbrenning i nærvær av luft i brennere , peiser , ovner eller kjeler gir termisk energi . Dette brukes i den innenlandske og kommersielle sektoren ( oppvarming , matlaging , noen ganger belysning ), i industrien (varmeinngang i endotermiske kjemiske reaksjoner, produksjon av damp og elektrisitet ), eller i jordbruk ( tørking av avlinger ).
Drivstoff skiller seg fra drivstoff som er ment for produksjon av mekanisk energi i motorer . Det skal bemerkes at visse produkter som flytende petroleumsgass (LPG), innenlandsk fyringsolje (FOD) og tung fyringsolje kan brukes som både drivstoff og drivstoff. "
Drivstoff faller inn i tre brede kategorier i henhold til deres fysiske tilstand under standard betingelser for temperatur og trykk. Vi skiller således:
Den andre betydningen omfatter bredere andre stoffer, hvis kall i industrien ikke nødvendigvis skal konsumeres for å produsere energi. I dette tilfellet refererer navnet drivstoff til kjemiske egenskaper, forholdsregler ved håndtering og lagring.
Visse brennbare produkter har den egenskapen at de antennes sterkt og brenner ved dannelse av flammer ; de er kvalifisert som "brennbare produkter". For å karakterisere brennbarheten i væsker, brukes begrepet flammepunkt. " Flammepunktet " er minimumstemperaturen der et produkt under spesifiserte testbetingelser avgir tilstrekkelig brennbare gasser som kan antennes øyeblikkelig i nærvær av en antennelseskilde.
I tillegg er gasser, damp, tåke av brennbare produkter, blandet med luft, eksplosive i konsentrasjonsområdet mellom den nedre eksplosive grensen (LEL) og den øvre eksplosjonsgrensen (LSE) (Se Begrens eksplosiv ). Under LEL er blandingen for magert i drivstoff til å gi opphav til det eksplosive fenomenet. Over LSE er blandingen for rik på drivstoff og inneholder ikke nok oksygen.
Den forbrenning er en oksidasjon kjemisk reaksjon av et brennstoff med en oksidant , som krever en kraftkilde . Det bringer tre nødvendige elementer i spill:
som utgjør branntrekanten .
Drivstoff er den primære energikilden som brukes av mennesker til oppvarming, belysning og industri. En ny æra begynte med utnyttelsen av fossilt brensel , som vil være sterkt til opprinnelsen til industriell utvikling i Vesten på slutten av XVIII th århundre og blir avsluttet med utmattelse disse ressursene. Andre energikilder brukes allerede som unngår de fryktede konsekvensene av forbrenning , produksjon av klimagasser .
Tre, kull, til oppvarming, dyre- , vegetabilske og mineraloljer , som har blitt brukt i uminnelige tider i oljelamper , utgjør de eldste drivstoffene.
Igjen i 1762, den Dictionary av den franske Academy ( 4 th edition), gir følgende definisjon for drivstoff
“BRENNSTOFF: Som er villig til å brenne lett. Brennbart materiale. Pitch, tjære, svovel, er brennbare materialer. Marmor og porfyr er ikke brennbare. "
Benjamin Thompson , jarl av Rumford er den første fysikeren som var opptatt av å bestemme brennstoffkraften til drivstoff enheten han bruker kalles " Rumford kalorimeter ". For Lavoisier , som vi skylder begrepet " oksygen ", i sin Traite elementaire de chimie , i 1789, er forbrenning ikke noe annet enn nedbrytningen av oksygengass av et brennbart legeme. Oksygenet danner grunnlaget for denne gassen, absorberes kaloriene og lyset blir fritt og avgis. Lavoisiers forklaring av forbrenning erstatter phlogiston- teorien , som postulerer at materialer frigjør et stoff som kalles phlogiston når de brenner i den aktuelle beholderen. Rundt 1800 er de enkle drivstoffene, redusert til seks fordi diamant regnes som det reneste karbonet, hydrogen , nitrogen , svovel , fosfor , karbon og metaller . Fakultetene til brennbare kropper er ikke alle like. I tallet er det noen som brenner med flamme og andre som brenner uten flamme. Nitrogengass og mange av metallene er i sistnevnte gruppe.
Den XIX E århundre under impuls av pleieren nåværende er opptatt med renovasjon av boligene. Den ventilasjon , den varme , er reist i vitenskap, brennstoffer er oppført og kvalifiserte og kvantifisert. I 1844, “er drivstoffene veldig mange fordi denne store klassen av legemer ikke bare inneholder alle de enkle legemene, men også et stort antall sammensatte legemer. Imidlertid er de som brukes innen kunst for å produsere varme, svært få i antall, for å være ansatt må de tilfredsstille flere viktige betingelser som utelukker et stort antall av dem:
I 1847 ble drivstoffene brukt i ildstedet til dampmaskiner osv. , er tre i antall: tre , torv og kull . Det er derfor tre drivstoff som utsettes for "karbonisering" (faktisk pyrolyse ) gir tre nye drivstoff: trekull , torvkull og hardkull eller koks . I 1870 var drivstoffene som ble brukt til oppvarming (med brennverdiene per kilo) stikkull (8000 kalorier), agglomererte kullbriketter (8000 kalorier), koks fra gassfabrikker (7000 til 7500 kalorier), garvet klump (restprodukt, en slags sagflis fra tilberedning av vegetabilsk garvet lær og som fungerer som billig drivstoff, 5000 kalorier), tørt treverk (3500 kalorier) eller vanlig (3000 kalorier), trekull (6000 kalorier), lysgass (6000 kalorier per kubikkmeter), petroleumolje (8000 kalorier).
Tidlig XIX th århundre, fremskritt i kjemi og industrien fører til oppdagelsen av produsert gass , første gass drivstoff store ansatte, først i bruk av lys (den gassen belysning ) så i alle andre norske eller industriell oppvarming applikasjoner. Det var også knyttet til denne industrien at de første store energigruppene ble født.
I 1857 ble oljeindustrien født i Romania , med det første raffineriet i Ploiesti , som driver de 1000 oljelampene til offentlig belysning i Bucuresti .
De petroleumsprodukter er gradvis på markedet. Den naturgass vil måtte vente til 1960 for bred distribusjon.
Fra 1880 er ikke drivstoff lenger den eneste energiforsyningskilden, og elektrisitet tillater transport av energi produsert med midler som til da hadde vært marginale og som er for noe renere: vannkraft utnytter energien i elver, vind, vindenergi , solenergi , etc.
Drivstoff kan klassifiseres i fast drivstoff, flytende drivstoff , gassformig drivstoff .
Til hver stat tilsvarer:
Oppbevaring og håndtering av brennbare gasser og væsker er opptatt av forebyggende tiltak som skal brukes mot risikoen for brann og eksplosjon . De andre risikoene er knyttet til toksisiteten og økotoksisiteten til produktene.
Drivstoff til den faste opprinnelsestilstanden fossil (kull, kull, etc.) eller fra biomassen (tre, kull, etc.).
Det er fire typer drivstoff som tilsvarer henholdsvis de fire hovedklassene av brann A, B, C og D.
De fleste materialer av organisk opprinnelse er drivstoff. For eksempel er tre (20 000 kilojoules per kilo), kull , petroleum (42 000 kilojoules per kilo for bensin) drivstoff.
Vi skiller mellom:
Organiske drivstoff er tre, alkoholer , naturgass, petroleum og dets derivater osv.
Brensel Fossile drivstoffDe fossile brenslene (olje, kull, gass ...), er fra forhistoriske organiserte materialer . Forbrenningen deres frigjør karbondioksid (CO 2 ) i atmosfæren, som kommer fra kombinasjonen av karbonatomer fra undergrunnen og atmosfærisk oksygen . Disse CO 2 -utslippene bidrar til drivhuseffekten og til dagens klimaendringer.
BiodrivstoffBiodrivstoff, eller agrobrensel, representerer alt drivstoff som kommer fra plante- eller animalsk materiale som stammer fra biomasse (dette er betydningen av prefikset "bio" for biodrivstoff / biodrivstoff). Det skilles mellom brennbar bruk, det vil si ment å bli brent for å produsere varme og / eller elektrisitet, og drivstoff , flytende eller gassformig bruk, beregnet på å levere motorer.
Biodrivstoff kan være solid , som tømmerved , kull eller trepiller , så vel som møkk fra pattedyr fra drøvtyggere (i noen land); væsker , så som etanol ; eller gassformig , slik som biogass .
Tre (og all biomasse fra landbruket - plante- og dyrestoffer -, skogbruk og industrielt og kommunalt avfall) har et mye lavere karbonavtrykk (så lenge du gjenplanter det som er kuttet): forbrenningsrelatert CO 2 -utslipp motregnes av mengden av atmosfærisk CO 2 absorbert under plantevekst ved fotosyntese .
Det er en fornybar energi , men ikke forurensende.
Vi snakker også om kjernefysisk drivstoff for å betegne materialene som brukes til å produsere energi ved fisjon i kjernekraftverk , selv om dette ikke er en forbrenningsreaksjon.
Brennverdien eller forbrenningsvarmen (angitt Δ c H 0 , på engelsk oppvarmingsverdi) av et brennbart materiale er entalpien av forbrenningsreaksjonen per masseenhet under normale temperatur- og trykkforhold .
Energiinnhold i noen drivstoff (for sluttbruk) og konverteringstabell:
| Energiprodukt | kJ (PCI) | kgep (PCI) | kWh (PCI) |
|---|---|---|---|
| 1 kg cola | 28.500 | 0,667 | 7.917 |
| 1 kg magert trekull | 17.200 - 30.700 | 0,411 - 0,733 | 4,778 - 8,528 |
| 1 kg av brunkullbriketter | 20.000 | 0,478 | 5.556 |
| 1 kg svart brunkull | 10.500 - 21.000 | 0,251 - 0,502 | 2.917 - 5.833 |
| 1 kg brunkull | 5600 - 10.500 | 0,134 - 0,251 | 1,556 - 2,917 |
| 1 kg oljeskifer | 8.000 - 9.000 | 0,191 - 0,215 | 2222 - 2500 |
| 1 kg torv | 7 800 - 13 800 | 0,186 - 0,330 | 2.167 - 3.833 |
| 1 kg torvbriketter | 16 000 - 16 800 | 0,382 - 0,401 | 4.444 - 4.667 |
| 1 kg tung fyringsolje | 40.000 | 0,955 | 11,111 |
| 1 kg av fyringsolje | 42 300 | 1.010 | 11 750 |
| 1 kg drivstoff (bensin) | 44.000 | 1.051 | 12 222 |
| 1 kg parafinolje | 40.000 | 0,955 | 11,111 |
| 1 kg flytende petroleumsgass | 46.000 | 1.099 | 12,778 |
| 1 kg naturgass (ved 93% CH4) | 47.200 | 1.126 | 13.10 |
| 1 kg flytende naturgass | 45 190 | 1.079 | 12.553 |
| 1 kg treverk (ved 25% fuktighet) | 13.800 | 0,330 | 3.833 |
| 1 kg trepellets / trestein |
16 800 | 0,401 | 4.667 |
| 1 kg avfall | 7.400 - 10.700 | 0,177 - 0,256 | 2.056 - 2.972 |
| 1 MJ avledet varme | 1000 | 0,024 | 0,278 |
| 1 kWh elektrisk energi | 3600 | 0,086 | 1 |