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Nov 27, 2023

Réservoirs d'urée sur camions diesel

Qualité automobile de l'azote le plus largement utilisé au monde

L'engrais azoté de qualité automobile le plus largement utilisé au monde est utilisé pour répondre aux nouvelles réglementations environnementales américaines visant à réduire la pollution de l'air.

IFDC

image : Un prototype de camion diesel avec un réservoir d'urée et une unité SCR.Voir plus

Crédit : DaimlerChrysler Power Systems

Les réservoirs d'urée feront partie de l'équipement standard de la plupart des nouveaux camions, autobus, voitures et véhicules utilitaires sport (SUV) diesel fabriqués aux États-Unis après le 1er janvier 2010. Une urée de qualité automobile sera injectée dans le flux d'échappement des véhicules pour "laver" l'oxyde d'azote (NOx) des gaz d'échappement diesel.

Les NOx, un polluant atmosphérique majeur, contribuent au smog, qui cause de l'asthme et des maladies respiratoires et cardiaques.

Le système, l'urée SCR ou "réduction catalytique sélective à base d'urée", est la seule technologie disponible capable d'éliminer suffisamment de NOx des gaz d'échappement diesel pour se conformer aux nouvelles limites strictes imposées par l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA), déclare Glenn Kedzie, Environmental Avocat des American Trucking Associations.

L'urée automobile, appelée « fluide d'échappement diesel » (DEF) aux États-Unis et AdBlue, un nom de marque en Europe, réduit les NOx jusqu'à 90 % à elle seule et peut amener les NOx à des niveaux proches de zéro lorsqu'elle est utilisée en combinaison avec la technologie des filtres à particules diesel, déclare Kim Doran, porte-parole du nouveau groupe nord-américain des parties prenantes de la SCR et rédacteur en chef de FactsAboutSCR.com, un site Web consacré aux nouvelles de la SCR.

Le DEF et l'AdBlue sont une solution aqueuse d'urée 32 (AUS 32), une solution claire à 32,5 % d'azote d'urée de haute pureté dans de l'eau déminéralisée. Les solutions d'urée sont sûres à manipuler, affirment les fabricants. L'AdBlue peut être acheté en vrac en Europe ou au litre dans certaines stations-service.

L'avènement du DEF et de l'AdBlue crée une nouvelle demande d'urée, l'engrais azoté le plus utilisé au monde. Certains craignent que la nouvelle utilisation ne fasse grimper les prix des engrais. D'autres pensent que ce sera une incitation pour les fabricants à augmenter la production et donc à baisser les prix.

« Nous connaissons le détournement des cultures vivrières traditionnelles telles que le maïs ou la canne à sucre vers des biocarburants comme l'éthanol, mais maintenant l'urée, un intrant de base pour la production alimentaire, est également utilisée comme carburant », déclare le Dr Amit Roy, président et chef de la direction du Centre international. pour la Fertilité des Sols et le Développement Agricole (IFDC).

"Ironiquement, le nettoyage de notre environnement est une raison clé pour les deux technologies."

Fabricants adoptant la technologie SCR à l'urée

Plus d'un demi-million de camions diesel en Europe utilisent désormais la SCR à l'urée et la flotte augmente d'environ 25 000 camions par mois, selon Integer Research, une société d'analyse de marché basée à Londres spécialisée dans la SCR à l'urée.

Doran dit que la technologie SCR est adoptée par les constructeurs de voitures particulières et de camions légers desservant les États-Unis, notamment Audi, BMW, Hyundai, Jeep, Kia, MiniCooper et Volkswagen. Mercedes-Benz lance aux États-Unis trois nouveaux SUV à moteur diesel utilisant la technologie SCR à l'urée fin 2008. Le SCR à l'urée est également utilisé au Japon et à Singapour et sera bientôt utilisé en Chine.

Les fabricants de l'industrie du camionnage commercial qui adoptent la SCR comprennent Freightliner, Kenworth, Mack, Peterbilt et Volvo. Les principaux fabricants de moteurs utilisant la SCR incluent Cummins et Detroit Diesel Corp.

Demande future

La consommation de la solution d'urée est d'environ 3 % de la consommation de diesel. Les camions diesel roulent en moyenne à 6,5 miles par gallon (2,8 km/litre). Un camion diesel moyen devra remplir son réservoir de 20 gallons de DEF tous les 4 000 à 6 000 milles (76 litres tous les 6 400 à 9 600 km).

L'urée pour réduire les émissions de NOx consomme désormais 0,3 à 0,4 million de tonnes métriques (mt) d'urée en Europe occidentale, déclare Stephen Zwart, responsable des licences de la société néerlandaise Stamicarbon, le plus grand concédant de licence de technologie d'usine d'urée au monde. Dans 10 ans, le parc actuel de camions en Europe de l'Ouest aura été remplacé et l'utilisation d'urée sera de 3 à 4 millions de tonnes.

Les futures demandes d'urée générées par la technologie SCR aux États-Unis ont été calculées par le Dr Carlos Baanante, économiste agricole de l'IFDC.

En 2003, 213 milliards de litres de carburant diesel ont été utilisés pour le transport en Europe et 146 milliards de litres aux États-Unis, selon EarthTrends, une initiative du World Resources Institute (http://earthtrends.wri.org/index.php) .

Baanante suppose que seulement 7 % des camions diesel aux États-Unis utiliseront l'urée SCR en 2010, c'est-à-dire les nouveaux camions achetés cette année-là.

"La consommation d'urée aux États-Unis pour le transport sera probablement l'équivalent d'environ 210 000 tonnes d'engrais en urée en 2010, mais sera au moins le double de cette quantité en 2011 et augmentera rapidement par la suite à mesure que les anciens camions seront remplacés par des modèles plus récents qui transportent des réservoirs d'urée", a déclaré Baanante. dit.

Les estimations supposent qu'un litre de solution pèse environ 1 kg et que l'engrais à base d'urée contient 46 % de N, explique Baanante. Ainsi, 1 kg de solution d'urée consommerait le N nécessaire pour produire 0,7065 kg d'engrais à base d'urée. Un facteur de conversion de 0,7065 est utilisé pour calculer la consommation de solution d'urée en termes de tonnes d'équivalent urée-engrais.

"Plus de 90 % de la production mondiale d'urée est destinée aux engrais, mais les nouvelles demandes de SCR à l'urée pourraient changer cela", déclare Baanante. L'urée est également utilisée dans l'alimentation animale, la fabrication de plastique et de colle, le dégivrage des autoroutes, l'ensemencement des nuages ​​pour induire la pluie et les produits de blanchiment des dents.

Nouvelles règles strictes sur les émissions d'échappement de l'EPA

Kedzie affirme que les véhicules à moteur diesel fabriqués aux États-Unis en 2010 ne peuvent pas émettre plus de 0,2 gramme de NOx par heure de puissance au frein, soit 90 % de moins que les émissions actuelles. La nouvelle réglementation EPA ne s'appliquera pas aux véhicules fabriqués avant 2010.

Les tracteurs, bulldozers et autres véhicules non routiers doivent respecter les nouvelles normes de l'EPA d'ici 2015. Le calendrier américain pour les navires et les moteurs de locomotive n'a pas encore été fixé.

"Certaines agences de camionnage achètent maintenant de nouveaux camions qui devaient être remplacés après 2010 pour éviter les dépenses liées aux réservoirs d'urée et à l'achat et au transport de l'urée", explique Kedzie.

Mais Thom Albrecht, un analyste de l'équité des transports chez Stephens Inc. en Virginie, aux États-Unis, pense que la plupart des transporteurs d'entreprise - les principaux acheteurs de camions lourds - poursuivront des cycles d'achat normaux alors que la prochaine échéance des émissions de l'EPA se profile en 2010. Albrecht a atteint cette conclusion après avoir interrogé 88 transporteurs sur leurs futurs plans d'achat.

De nouvelles demandes pourraient affecter le marché mondial des engrais

Keith Stokes, propriétaire de Stokes Engineering et consultant de l'IFDC sur la production d'urée, déclare : « L'urée pour la réduction des NOx créera une nouvelle demande qui pourrait faire grimper les prix des engrais, tout comme la production d'éthanol l'a fait.

Mais Doran de SCR Stakeholders déclare : « La demande pour cette urée de qualité automobile ne devrait pas dépasser 5 % de la production mondiale. La nouvelle utilisation de l'urée pour contrôler les émissions des véhicules pourrait entraîner une augmentation des investissements et accroître la capacité mondiale de production d'urée.

Comment fonctionnent les systèmes SCR à l'urée

Urea SCR nettoie l'échappement après la combustion. La solution d'urée est conservée dans un réservoir de stockage séparé et injectée sous forme d'un fin brouillard dans les gaz d'échappement chauds. La chaleur décompose l'urée en ammoniac, le véritable agent réducteur de NOx. Grâce à un convertisseur catalytique, l'ammoniac décompose les NOx en azote (N) gazeux et en vapeur d'eau inoffensifs. L'échappement n'est plus un polluant ; l'atmosphère est composée d'environ 80 % d'azote gazeux.

Bill Herz, vice-président des programmes scientifiques du Fertilizer Institute, basé à Washington, DC, déclare : « Vous entendez beaucoup parler des effets nocifs des engrais sur les écosystèmes, mais peu du rôle positif de l'urée dans l'élimination des polluants.

Doran déclare : "Parce que les technologies SCR réduisent les émissions de NOx à presque zéro, les moteurs peuvent être réglés pour maximiser le rendement énergétique." Le résultat est une économie de carburant de 3 %% et une réduction des émissions de dioxyde de carbone.

"Les gaz d'échappement provenant du tuyau d'échappement d'un véhicule équipé d'un SCR peuvent en fait être plus propres que l'air qui l'entoure", ajoute Doran.

En fait, selon Daimler Trucks, l'efficacité du moteur obtenue grâce à l'utilisation de la technologie SCR en Europe a permis aux clients d'économiser plus de 280 millions de litres de diesel et près d'un demi-milliard de dollars en dépenses de carburant. Dans le même temps, l'environnement a été épargné d'environ 800 000 tonnes métriques de dioxyde de carbone.

Les préoccupations d'un camionneur

"Nous sommes inquiets parce que nous n'en savons pas assez sur la nouvelle technologie de l'urée", déclare Adam Collum, directeur et copropriétaire de Hellums Trucking Co. à Dennis, Mississippi, États-Unis.

« Un nouveau camion diesel lourd coûte maintenant environ 100 000 $. L'ajout du système SCR à l'urée augmentera le coût de 10 000 $. Combien coûtera la solution d'urée que nous brûlons ? Qu'en est-il de la maintenance ? L'urée causera-t-elle de la corrosion ? »

Doran déclare : « L'urée peut être corrosive pour l'aluminium. Les systèmes SCR et les distributeurs de DEF des véhicules ont été conçus pour s'adapter à cela et le DEF est toujours stocké dans des conteneurs appropriés.

La technologie BlueTec en Europe

Les nouveaux VUS diesel provenant de Daimler en Europe vers les États-Unis sont appelés modèles BlueTec car ils sont équipés de systèmes d'injection BlueTec SCR, une technologie que Mercedes-Benz utilise depuis des années dans les camions et les bus en Europe. Pour ces modèles, l'urée viendra dans des cartouches qui seront remplacées lors de l'entretien normal.

Detroit Diesel Corp., une marque de Daimler Trucks North America, a annoncé qu'elle utilisera la technologie BlueTec sur tous les futurs camions.

La Mercedes-Benz E320 BlueTec a remporté le prix de la voiture verte mondiale de l'année 2007 en partie pour "avoir ouvert la voie à une technologie diesel super propre dans le monde entier". La technologie de contrôle des émissions diesel BlueTec a été déclarée la meilleure nouvelle technologie pour 2007 par l'Association des journalistes automobiles du Canada.

Planifier pour l'avenir

Le groupe nord-américain des parties prenantes de la SCR s'est réuni pour planifier davantage le développement d'une infrastructure de distribution et de vente au détail afin d'assurer la disponibilité du DEF aux États-Unis en août à Dearborn, Michigan. Les parties prenantes comprennent des représentants de près de 200 organisations, notamment des fabricants de véhicules diesel, des producteurs de FED actuels et potentiels, des distributeurs et des détaillants de carburant et d'équipement, ainsi que l'EPA et le ministère de l'Énergie des États-Unis, selon un communiqué de presse SCR Stakeholders du 11 août.

Une partie du travail du SCR Stakeholders Group implique le développement d'un localisateur de site Web pour le DEF similaire à celui utilisé pour l'AdBlue en Europe.

En Europe, les prix de l'AdBlue ont presque doublé depuis la mi-2007 et les producteurs ont du mal à absorber les augmentations de coût de l'urée, a rapporté Today's Trucking le 18 juillet 2008, citant Integer Research. "Ajoutez le fait que les producteurs obtiennent de meilleurs rendements sur l'urée lorsqu'elle est vendue comme engrais, et il n'est pas étonnant que les prix aient augmenté", indique le rapport.

Fabricants de FED

Les fabricants d'engrais traditionnels produiront probablement la plupart de l'urée DEF utilisée aux États-Unis. Les producteurs du groupe de parties prenantes SCR comprennent Agrium, Brenntag North America, Dyno Nobel, Koch Industries, Potash Corporation of Saskatchewan et Terra Industries.

Stephen Zwart de Stamicarbon déclare : « En Europe, la fabrication d'AdBlue a été une aubaine pour de nombreux fabricants d'engrais qui allouent désormais une partie de leur production à une solution d'urée pour l'industrie du camionnage.

Logistique du DEF

Keith Stokes dit que la livraison d'urée aux stations-service ne devrait pas être un problème. "Bien que les États-Unis comptent plus de 30 000 stations-service, seules 2 200 d'entre elles approvisionnent 97 % du marché des poids lourds.

"Mais les réservoirs de stockage d'urée dans certaines régions auront besoin de serpentins de chauffage pour maintenir la solution au-dessus de son point de congélation de 12° F [-11° C]."

Pilot Travel Centers, le plus grand opérateur de détail de centres de voyage aux États-Unis, a annoncé des plans de déploiement pour rendre le DEF disponible "à la pompe" dans plus de 100 centres entre le milieu et la fin de 2009 dans un communiqué de presse du 29 septembre. Les centres pilotes transporteront également du DEF préemballé.

Production d'urée aqueuse

Pendant ce temps, Mitsubishi augmente la production de solution d'urée aqueuse de haute qualité pour les systèmes SCR à l'urée, selon GreenCarCongress.com. L'usine de la société à Kitakyushu, au Japon, fonctionne à environ 20 % de sa capacité, soit environ 2 millions de litres par an. À mesure que la demande de SCR augmente, il est prévu d'augmenter la production à 10 millions de litres en 2008 et d'atteindre une capacité de 50 % en 2009.

La demande du Japon en urée aqueuse de haute qualité est d'environ 20 000 kilolitres par an, mais des sources de l'industrie s'attendent à ce qu'elle augmente à environ 600 000 kilolitres à l'avenir.

Besoin d'une production plus élevée et d'une utilisation plus efficace de l'urée

"Les nouvelles demandes d'urée pour traiter les gaz d'échappement diesel rendront la recherche pour améliorer l'efficacité de son utilisation comme engrais encore plus importante", déclare Ramon Lazo de la Vega, spécialiste principal en ingénierie à l'IFDC. "L'IFDC travaille dans trois domaines principaux pour accroître l'efficacité de l'utilisation de l'urée : par le placement en profondeur de briquettes d'urée, en particulier dans les rizières irriguées ; par des engrais à libération contrôlée ; et par des inhibiteurs de nitrification et d'uréase qui diminuent les pertes d'azote dans l'air par volatilisation et aux nappes phréatiques par lessivage.

"De nouvelles usines d'urée sont également en cours de construction. Par exemple, deux grandes usines d'urée ouvrent en Iran et une en Égypte, au Nigeria, à Oman et en Russie".

Amit Roy, de l'IFDC, déclare : « La plupart des engrais de base utilisés aujourd'hui, y compris les améliorations majeures de l'urée à usage agricole, ont été développés par le programme d'engrais de la Tennessee Valley Authority (TVA) basée aux États-Unis dans les années 1950 à 1970, lorsque l'énergie semblait bon marché. technologie de fabrication actuelle, l'équivalent énergétique de quatre barils de pétrole est utilisé pour convertir l'azote atmosphérique « libre » en 1 tonne d'urée.

"Les nouvelles demandes soulignent la nécessité de la recherche pour développer une nouvelle gamme de technologies plus économes en énergie, non seulement pour l'alimentation, mais maintenant pour une utilisation avec du carburant", a déclaré Roy.

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