Fiche technique Quel carburant pour les tracteurs de demain ?

1. Les biocarburants

Dans le cas de la motorisation agricole, il s'agit du biodiesel, une huile obtenue à partir de plantes comme le colza. Il peut s'agir d'huile pure (B100), ou bien d'un mélange avec du gazole issu du pétrole comme le B20 (20 % d'huile). Déjà utilisé par certains agriculteurs (notamment sous forme d'huile pure), le biodiesel est une énergie renouvelable qui peut être produite sur la ferme.

Du côté technique, seules des modifications mineures sont apportées au moteur diesel tel qu'il a été présenté. L'un d'un problème posé par le biodiesel est sa viscosité plus importante que celle du gazole. Afin d’abaisser sa viscosité, il peut être nécessaire de réchauffer ce carburant. L'agressivité du biodiesel est aussi à prendre en compte quant à l'utilisation de certains matériaux, particulièrement au niveau des joints.

Certains constructeurs proposent ces adaptations d'usine.

Exemple : le tracteur polycarburant de John Deere (Sima 2013)

Une deuxième génération de biodiesel est actuellement à l'étude. Cette dernière serait produite non plus à base de cultures alimentaires (huile de colza par exemple), mais à partir de sources ligno-cellulosiques (bois, feuille, paille). La production de ce biodiesel de 2ème génération ne serait ainsi plus en compétition avec l'alimentation humaine, l’une des principales critiques du biodiesel de première génération.

L'élaboration de ce biodiesel de 2ème génération par la filière Btl (Biomass To Liquids) se révèle cependant plus complexe. Concrètement, la transformation de la biomasse s'effectue en quatre étapes : préparation de la biomasse (homogénéisation), gazéification de la biomasse (par chauffage à plus de 1.000°C), élimination des composants toxiques (soufre, métaux) et transformation des gaz (monoxyde de carbone CO et dihydrogène H₂) en gazole de synthèse par le procédé Fischer-Tropsch.

Remarques

• Le procédé Fischer-Tropsch n'est pas nouveau, puisqu’il a été inventé en 1923 par deux chimistes allemands. Il a montré son efficacité lors de la seconde guerre mondiale. L'Allemagne privée de pétrole produisait 50 % de ses besoins en carburant grâce à ce procédé. Toutefois, à l'époque, le charbon était préféré à la biomasse. Dans ce cas, on parle de filière Ctl (Coal To Liquids). Celle-ci trouve encore de nos jours des adeptes comme les Usa ou l'Afrique du Sud.

• Aujourd'hui, le principal frein à cette technique reste son coût très important, et non pas son efficacité, prouvée depuis longtemps.

2. L'hydrogène : la pile à combustible

Les solutions présentées précédemment ne révolutionnent pas le tracteur en lui-même, et les technologies utilisées restent les mêmes. En revanche, il existe une autre voie qui pourrait profondément changer le tracteur, du moins sous le capot. Cette voie, c'est la pile à combustible.

Présentée sous forme d'un prototype par New Holland, cette motorisation fait appel à un tout autre carburant : le dihydrogène (plus simplement appelé hydrogène). Ce  tracteur reprend une des caractéristiques du biodiesel, à savoir la fabrication du carburant sur place. Ainsi, ce n'est pas seulement une nouvelle technologie qu'apporte ce type de motorisation, mais bien tout un concept d'intégration du tracteur au sein de l'exploitation.

Comment ça marche ?

Le tracteur embarque trois composants principaux :

• Le réservoir d'hydrogène : contrairement au gazole, il s'agit ici d'un réservoir haute pression.

• La pile à combustible : elle fonctionne à l'inverse d'une électrolyse. La rencontre de deux gaz (H₂ et O₂) va générer de l'eau, de la chaleur, mais surtout de l'électricité canalisée par deux électrodes, une anode et une cathode : on retrouve ainsi les deux bornes d'une batterie "classique".

• Un ou plusieurs moteurs électriques : ils vont utiliser l'électricité produite par la pile afin d'entraîner les roues, la prise de force…

Ainsi, la véritable énergie de ce type d'engin est l'électricité, l'hydrogène n'est quant à lui  qu'un vecteur d'énergie. Le concept prévoit également la production de l'hydrogène sur place, soit à partir d'une électrolyse de l'eau, soit à partir de la biomasse. Il faudra ensuite stocker sous pression cet hydrogène.

Avantages

• Aucune émission polluante.
• Rendement global du tracteur amélioré grâce à l'absence de boîte de vitesses.
• Souplesse d'utilisation.
• Indépendance énergétique.
• Moins de pièces en mouvement : meilleure fiabilité.

Inconvénients

• Coût de la technologie : les piles à combustible actuelles utilisent du platine, un métal rare donc cher.
• Le stockage sous haute pression de l'hydrogène.

Reste à attendre le développement de ces technologies, ce qui devrait prendre encore une dizaine d'années.

A lire sur le tracteur à hydrogène de New Holland : Présentation d'un tracteur NH2 de deuxième génération (Agritechnica 2011)

3. Le méthane

Une autre voie en cours de développement est d'alimenter les tracteurs avec du méthane. Un moyen de plus pour valoriser les projets de méthanisation. Il s'agit sans doute de la solution la plus probable à court terme. Là encore, cette technologie ouvre la route vers des exploitations énergétiquement indépendantes. Au cours des derniers grands salons internationaux, Valtra a présenté son concept N101 Dual Fuel (Sima 2013) et New Holland un T6.140 "Méthane Power" (Agritechnica 2013).

Pour aller plus loin, retrouvez la série spéciale "Les alternatives au gasoil"