Situation problème
Bemba vit dans un petit village très éloigné du réseau électrique, il souhaite produire localement du pétrole pour ravitailler sa lampe.
Propose lui une expérience qui lui permettre d’atteindre son objectif.
Correction

Objectifs
• Connaître les origines et la composition des pétroles et des gaz naturels ;
• Connaître les opérations de traitement des pétroles ;
• Connaître les principales utilisations des produits pétroliers et les inconvénients qui en découlent.

A. Le pétrole

I. Origine et composition des pétroles

I.1 Origine

Les pétroles sont issus de la décomposition lente et en anaérobiose des débris des matières organiques et végétales déposés au fond des mers anciennes par des micro-organismes sous l’effet de la pression et de la chaleur.
Le pétrole est un liquide brun plus ou moins visqueux d’origine naturelle. C’est un mélange complexe d’hydrocarbures (alcanes ; cyclanes ; composés aromatiques …)
Les facteurs qui interviennent dans la formation des pétroles sont :
• La composition de la matière organique initiale ;
• La géothermie (chaleur interne du sous-sol) ;
• La durée d’action de la géothermie.
Le pétrole brut est tout pétrole n’ayant subi aucune opération de traitement.
Un hydrocarbure est un composé formé uniquement des éléments Carbone et Hydrogène de formule brute \(CxHy\).

I.2 La composition

Les pétroles sont principalement composés d'hydrocarbures, notamment des alcanes, des cycloalcanes et des hydrocarbures aromatiques. La composition varie en fonction des gisements.

II. Raffinage des Pétroles

Le raffinage est l’ensemble des opérations de traitement des pétroles bruts.
Le raffinage comprend deux types de traitements : le traitement physique et le traitement chimique.
• Le traitement physique concerne : la purification ; la distillation fractionnée et la distillation sous vide ;
• Le traitement chimique regroupe : le craquage et le reformage.

II.1 Le traitement physique

• La purification : elle a pour but de débarrasser les pétroles de leurs impuretés
• Distillation fractionnée : procédé de séparation des différents constituants du pétrole en fonction de leur température d’ébullition.
• La distillation sous vide : elle conduit à l’obtention des fiouls lourds et des bitumes
Les différentes fractions obtenues sont ensuite traitées physiquement (comme la vaporisation, la condensation) pour produire des produits pétroliers comme l'essence, le diesel, le kérosène, etc.

II.2 Le traitement chimique

• Le craquage : opération qui consiste à transformer les hydrocarbures lourds en hydrocarbures légers.
• Le reformage : opération qui consiste à modifier la structure d’un hydrocarbure sans changer son nombre d’atomes de carbone.
Certains processus chimiques sont utilisés pour modifier les propriétés des hydrocarbures afin d'obtenir des produits spécifiques, par exemple, la reformulation pour améliorer l'indice d'octane de l'essence.
• L'indice d'octane mesure la résistance à l'auto-allumage (allumage sans intervention de la bougie) d'un carburant utilisé dans un moteur à allumage commandé.
• Une coupe pétrolière est un ensemble d’hydrocarbures ayant des températures d’ébullition voisines.
Exemples de coupes pétrolières utilisées au Cameroun :

III. Utilisations des produits pétroliers et ses conséquences

III.I Usage des produits pétroliers

Les produits pétroliers sont utilisés au quotidien comme sources d’énergie et comme matières premières de synthèse dans l’industrie chimique.

III.1.1 Sources d'Énergie

Les produits pétroliers sont principalement utilisés comme source d'énergie dans les transports, l'industrie et les résidences.
Les produits pétroliers servent comme combustibles et comme carburants.
• Combustibles : fiouls dans les centrales thermiques ; pétrole dans les lampes et réchauds à pétrole ; le butane (gaz domestique) dans les réchauds à gaz …
• Carburants : le gasoil pour les moteurs diesel ; le mazout pour les bateaux ; le kérosène pour les avions à réaction ; l’essence super pour les voitures légères et les motos …

III.1.2 Matières Premières

Les composés provenant des pétroles sont utilisés dans l’industrie chimique pour :
• La fabrication des matières plastiques ; lubrifiants …
• La fabrication des produits de la pétrochimie : savons ; détergents ; fibres textiles (tergal ; nylon …) ;
• La fabrication des produits cosmétiques : laits de beauté…
• La fabrication des produits phytosanitaires
• En agrochimie : Insecticides ; fongicides … Le pétrole intervient comme principe actif dans certains médicaments (aspirine ; paracétamol ; certains antibiotiques ….

IV. Inconvénients des produits pétroliers

Les produits pétroliers mal gérés peuvent avoir des conséquences graves sur l’environnement et sur la santé des personnes :
• Impact Environnemental : L'utilisation de produits pétroliers entraîne la libération de CO2 et d'autres polluants, contribuant au réchauffement climatique et à la pollution atmosphérique. Les déversements de pétrole peuvent causer des dommages écologiques considérables.
• Dépendance : La dépendance excessive aux produits pétroliers peut poser des problèmes économiques et géopolitiques en raison de la volatilité des prix et de la concentration des ressources dans certaines régions du monde.
Il est important de promouvoir une utilisation responsable des produits pétroliers tout en explorant des alternatives énergétiques durables pour l'avenir.

B : Les gaz naturels

I. Origine et Composition des Gaz Naturels

I.1 Origine

Les gaz naturels se forment principalement à partir de matière organique en décomposition dans des couches souterraines sur de très longues périodes. Ils se trouvent souvent piégés dans des formations géologiques, comme des gisements de roche poreuse.

I.2 Composition

Les gaz naturels sont principalement composés de méthane (CH4) à hauteur de 70-90%. En plus du méthane, on trouve souvent des traces de propane, butane, dioxyde de carbone, sulfure d'hydrogène et d'autres composés.
II. Raffinage des Gaz Naturels
Le processus de raffinage des gaz naturels implique plusieurs étapes :
• Extraction : Les gaz naturels sont extraits des gisements souterrains à l'aide de forages.
• Séparation : Les divers composants du gaz naturel sont séparés les uns des autres, souvent par cryogénie ou par distillation.
• Purification : Les impuretés telles que le dioxyde de carbone et le sulfure d'hydrogène sont éliminées.
• Compression : Les gaz sont comprimés pour faciliter le transport par pipeline ou par bateau.

II. Utilisations des Gaz Naturels et Conséquences

II.1 Utilisations

• Production d'électricité : Beaucoup de centrales électriques fonctionnent au gaz naturel pour générer de l'électricité.
• Chauffage et refroidissement : De nombreux foyers utilisent le gaz naturel pour le chauffage et le refroidissement.
• Industrie : Le gaz naturel est utilisé comme source d'énergie dans de nombreuses industries, notamment la fabrication de produits chimiques et la production d'acier.
• Transport : Certains véhicules fonctionnent au gaz naturel comprimé (GNC) ou au gaz naturel liquéfié (GNL).

II.2 Conséquences :

• Avantages : Les gaz naturels sont considérés comme une source d'énergie plus propre que les combustibles fossiles traditionnels comme le charbon et le pétrole, car ils émettent moins de CO2 lorsqu'ils sont brûlés.
• Inconvénients : Bien que plus propres que certains autres combustibles fossiles, les émissions de gaz à effet de serre, les risques liés à l'extraction (comme les fuites de méthane) et la dépendance continue aux combustibles fossiles sont des préoccupations majeures.

En conclusion, bien que les gaz naturels présentent certains avantages par rapport aux produits pétroliers en termes d'émissions de CO2, ils ne sont pas exempts d'inconvénients et soulèvent des questions environnementales et de durabilité énergétique. Il est crucial de rechercher des alternatives énergétiques plus durables et moins polluantes pour répondre aux défis actuels liés aux combustibles fossiles.