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Pourquoi le gaz d'avion contient-il encore du plomb?

2020

Cette histoire a été publiée à l'origine sur FlyingMag.com.

Jon Whittle Photographie

La dangerosité de la toxicité cancérogène du plomb, qu'elle soit inhalée ou absorbée par le sang, est bien connue depuis des décennies. Le plomb est particulièrement nocif pour les enfants au cours de leurs années de développement. L’Environmental Protection Agency des États-Unis a commencé à discuter d’une interdiction totale du plomb dans l’essence automobile au milieu des années 80 et a interdit le métal lourd contenu dans tous les carburants vendus aux États-Unis il y a près de 25 ans, à une exception près: l’essence pour avions ou aviation.

L’aviation générale avait besoin d’un carburant à indice d’octane élevé pour l’alimentation des moteurs à piston à compression élevée, ce qui obligeait les fabricants d’aéronef à ajouter du plomb tétraéthyle avant la livraison afin d’éviter tout choc du moteur ou détonation susceptible d’endommager le moteur. Plus l'indice d'octane est élevé, meilleures sont les chances que le carburant puisse être comprimé sans détonation. La FAA a récemment estimé que près de 170 000 aéronefs utilisaient aujourd'hui 100 carburants à faible teneur en plomb, brûlant de 150 à 175 millions de gallons par an.

Tim Roehl, président de GAMI, société basée à Ada, dans l'Oklahoma, qui fabrique du carburant d'aviation sans plomb, affirme que cela représente environ «un dixième de 1% de ce que les sociétés vendent pour les automobiles, une infime partie de leurs revenus», et Cela montre pourquoi les grandes entreprises de carburant ont peut-être peu de motivation à modifier leurs activités pour résoudre le problème.

La FAA se rend bien compte que les émissions d’avgas sont devenues le principal facteur des niveaux relativement bas d’émission de plomb produits aux États-Unis. Un comité d’établissement des règles de l’aviation (UAT ARC) de la FAA sur la transition de l’essence sans plomb a constaté en 2012 que "des pétitions et des actions en justice intentées par des organisations environnementales au sujet d’avgas contenant du plomb ont demandé à la US Environmental Protection Agency d’envisager des mesures réglementaires pour avion." En 2010, l’EPA a publié un avis préalable de proposition de réglementation relative aux centrales à moteur à piston utilisant de l’avent gaz au plomb, bien qu'aucune mesure n’ait été prise immédiatement. Le sursis temporaire de 100 L a apparemment eu lieu après que la FAA eut accepté de commencer la recherche d’un carburant alternatif, bien que l’agence ait reconnu que le processus était entravé. «Il n’existe aucune raison liée au marché de passer à un carburant de remplacement en raison de la taille limitée du marché de l’essence, de la baisse de la demande, de la nature particulière de l’essence, ainsi que de la sécurité, de la responsabilité et des frais d’investissement inhérents à une approbation et à un déploiement complets. processus."

Le PDG de Swift Fuel, Chris D'Acosta, a déclaré que la société avait introduit l'essence UL94 pour aviation "car, en tant que chefs de file à la recherche d'une solution sans plomb à 100 octanes, nous savions que ce serait un défi, et nous savions que de nombreux pilotes étaient sous la perception l’EPA les forçait à changer, mais il n’était pas nécessaire que ce soit un mandat gouvernemental: nous voulions informer les pilotes des avantages du carburant sans plomb: pas d’encrassement des bougies, ni de corrosion du plomb dans le système de lubrification., entretien moins fréquent et toxicité moindre. "

Goe's Roehl note que «brûler un carburant sans plomb est beaucoup plus facile pour le moteur. L’impact du plomb et de son agent piégeur sur le carburant est également à l’origine des problèmes posés par les soupapes. »Il explique pourquoi GAMI est impliqué depuis des années dans la recherche de la formule de carburant sans plomb qui convient. «Nous faisons beaucoup de choses pour le bien de GA. C'est juste la nature de notre entreprise. Mais nous avons également la possibilité de tester la performance en octane dans les moteurs sur site. Nous avons des connaissances uniques du secteur sur la manière d’adopter un carburant sans plomb à indice d’octane élevé et nous voulons le faire reconnaître l’impact du problème. »Lorsque les voitures abandonnent les carburants au plomb, il précise que l’intervalle entre les tuniques est trop long. augmenté de tous les 15 000 milles à tous les 60 000 milles ou plus, sans parler des intervalles plus longs entre les vidanges. GA bénéficiera de ces mêmes avantages, prédit-il.

Jon Whittle Photographie

L’effort de remplacement de 100 LL a débuté avec la création de l’UAT ARC qui a finalement conduit à la création de l’initiative en faveur des carburants pour avions à piston (PAFI) en 2014. La mission de PAFI consiste à évaluer les carburants de remplacement candidats sans plomb et à les identifier. mieux à même de satisfaire techniquement les besoins de la flotte d'aéronefs existante, tout en tenant compte de la production, de la distribution, du coût, de la disponibilité [et] des incidences sur l'environnement et la santé de ces carburants. La FAA estime que PAFI est la voie la plus viable vers un marché à la volée l’approbation d’une nouvelle formulation de carburant, celle qui causera le moins de ravages sur le parc existant de moteurs à pistons et, surtout, constituera une alternative sûre aux gaz à base d’argent. Une fois le carburant choisi, un aéronef individuel aurait besoin d’un certificat de type supplémentaire pour terminer la transition.

Les membres de PAFI comprennent la FAA ainsi que l'AOPA, l'EAA, la National Business Aviation Association, la National Air Transportation Association et la General Aviation Manufacturers Association, laissant les constructeurs de carburant et de moteurs d'avions quelque peu périphériques. La FAA a peu de nouvelles sur le processus de transition, car l'agence est liée par des accords de propriété qui lient tout le monde. Lorsque Shell a été interrogée sur l'avancement d'une nouvelle formule de carburant, par exemple, un porte-parole de la société a fait référence à Flying sur le site Web de la FAA sur l'initiative avgas, dans lequel l'agence publie toutes les mises à jour. D'autres sociétés en dehors de PAFI recherchent également un carburant alternatif, notamment le Phillips 66 et le GAMI. Jusqu'à présent, le carburant de remplacement que la FAA peut approuver pour l'ensemble du parc automobile de GA n'a pas encore été identifié.

La recherche initiale de PAFI pour un carburant de remplacement sans plomb a abouti à 17 possibilités que le groupe a finalement réduit à deux, une de Shell et une autre de Swift Fuels. L'automne dernier, le bureau des carburants alternatifs de la FAA a découvert des problèmes non spécifiés avec les deux carburants et prévoyait de prendre une pause de recherche pour donner aux deux sociétés l'occasion de repenser leurs formules.

À ce moment-là, Swift s'est volontairement retirée du concours PAFI, préférant poursuivre ses efforts pour certifier son propre carburant sans plomb UL102 en travaillant en privé avec la FAA et les équipementiers. Swift vend déjà UL94 dans certaines régions du pays et a, à ce jour, effectué divers tests de performance moteur sur sa formulation d'essence UL102 en collaboration avec les constructeurs de moteurs et dans les installations d'essais pour carburants et moteurs d'avions de la FAA au Centre technique à Atlantic City. New Jersey.

Swift's D'Acosta déclare: «Nous fabriquons, vendons et commercialisons notre propre essence UL94 pouvant alimenter les deux tiers de la flotte actuelle de pistons aux États-Unis, soit environ 110 000 avions. Nous vendons UL94 parce que nous recherchons la solution à indice d'octane élevé et que nous voulons que les gens sachent que Swift recherche le remplacement de l'industrie pour 100LL, toute l'enchilada. Nous considérons UL94 comme un tremplin vers cette solution. ”

Tim Roehl déclare que GAMI "vole sous le radar depuis des années" avec des efforts qui avaient commencé avant PAFI, mais la société "se faufile maintenant pour notre première certification de carburant sans plomb". GAMI dispose de capacités de test internes comparables et comparables. aux installations de la FAA à Atlantic City. Selon Swift et GAMI, travailler sans être gêné par PAFI permettra de commercialiser plus rapidement un carburant sans plomb.

Le vice-président adjoint de l'ingénierie de Continental Aerospace Technologies (anciennement Continental Motors), Chris Pollitt, a évoqué un autre obstacle à la création d'une nouvelle formule de carburant sans plomb: «Le nouveau carburant doit offrir exactement les mêmes performances que la 100LL sans ajustement.» La plupart des moteurs peuvent être ajustés. pour tenir compte des modifications des caractéristiques du carburant ou des limites de performance, ce qui signifie que la grande majorité des moteurs pourraient facilement être adaptés pour fonctionner avec un carburant présentant des propriétés légèrement différentes. «La nécessité d'une compatibilité ascendante à 100% avec des ajustements nuls est une limite importante et elle est au cœur de l'impasse de PAFI», a déclaré Pollitt.

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Sans indice, l'indice d'octane de l'avgas est naturellement de 94, ce qui signifie qu'un type d'additif non toxique doit être mélangé pour augmenter l'indice d'octane à au moins 100. Phillips 66 indique qu'il envisage d'utiliser un additif à base de manganèse inventé dans le La fin des années 1950 était réputée offrir des avantages tels que l’augmentation de l’octane, la protection contre la détonation, la récession des sièges de soupapes et l’amélioration de la combustion. Selon Phillips 66, le manganèse ne représente aucune menace pour l'homme car «c'est un élément essentiel du corps et il est régulé par des processus normaux. Il est également naturellement présent dans l'environnement et est abondant dans le sol, la nourriture que nous mangeons et l'eau que nous buvons. ”

Swift a passé six ans à développer un carburant sans plomb. D'Acosta a déclaré: «Lors du développement de la norme UL94, nous avons utilisé un carburant entièrement composé d'hydrocarbures sans boosters d'octane spéciaux. C'est 100LL sans le plomb. Au cours des dix dernières années, nous avons testé une dizaine de formulations de carburants au FA Tech Center et travaillons en étroite collaboration avec les constructeurs de moteurs pour tester nos carburants conformément aux spécifications internationales ASTM. »L’inquiétude de tous les pilotes de GA est bien sûr de résoudre les problèmes environnementaux. problème de plomb pourrait créer 15 $ le gallon de carburant. «Personne ne produira une solution qui ne soit pas concurrentielle au sens général avec 100LL», déclare D 'Acosta. "Personne ne l'achèterait."

Peu d'entreprises sont plus à l'écoute de l'usure supplémentaire créée par les centrales que les fabricants. Tim Kenny, responsable technique de l'application chez Continental, espère trouver une solution. «Nous sommes à 98% du chemin où nous devons être à ce stade», dit-il.

Et, bien sûr, il est nécessaire de créer un minimum de ravages dans la flotte de GA. Continental dit s’engager à faire de son mieux pour que tous les moteurs continuent de fonctionner. Mais que se passe-t-il si les tests actuels du PAFI montrent, à la fin, que desservir seulement les trois quarts de la flotte actuelle est la meilleure réponse possible?

Lycoming estime que laisser certains propriétaires d'aéronefs à sec est un problème, selon un rapport publié sur le site internet de la société. «Si la demande de nos avions de travail diminue, nous subirons tous des coûts plus élevés et des niveaux de service FBO réduits. Mais tous les avions et moteurs n'ont pas besoin de 100 octanes. Ce sont les paramètres au-delà de l’octane qui nous permettent d’atteindre la navigabilité pour les enveloppes d’aéronef spécifiées aujourd’hui. La flotte que nous pilotons aujourd'hui est environ 50 fois plus grande que la production annuelle de nouveaux aéronefs et repose sur une technologie conçue autour de l’avgas. Nous ne pouvons pas abandonner la flotte existante. "

La production et la distribution d'un nouveau carburant sans plomb pourraient également poser problème.

Roehl dit qu'il croit que GAMI a trouvé une solution à ce problème. «Notre carburant appelé G100UL» peut être produit à la fois par les producteurs de carburant actuels de l'industrie ou par une industrie de traitement de produits chimiques spécialisés. Afin de garantir la compétitivité de ses coûts, nous souhaitons tirer parti des systèmes de distribution en place. Si nous créons quelque chose de nouveau, cela va coûter cher.

L'essence d'aviation Swift Fuels est produite uniquement dans l'Indiana, ce qui signifie que le camionnage est actuellement le seul moyen d'acheminer le produit vers d'autres régions des États-Unis. «Si nous devions produire des quantités beaucoup plus grandes, nous pourrions engager de plus grandes sociétés pétrolières pour faire ce travail pour nous, en utilisant notre formule exclusive», déclare D Acosta, «mais elles facturent des taux de prime supérieurs. ceci en petites quantités. Bien sûr, quelle que soit la société produisant un carburant sans plomb à 100 octanes, elle doit quand même réussir à rassembler les FAA.

«Nous ne pouvons rien faire dans cet espace sans la FAA», ajoute DAcosta. «Ils ont travaillé d'arrache-pied pour élaborer un plan PAFI pour l'après 2018, mais ils en ont eu beaucoup. C'est une grande organisation avec beaucoup de réglementations, et trouver un remplacement de 100LL est une entreprise longue et compliquée. Je pense que l'EPA attend que la FAA mette en place une solution d'essence sans plomb exploitable, car personne ne souhaite arrêter la production de 100LL à moins d'une réponse viable à la volée. "

La FAA a récemment annoncé que Shell s’efforçait d’atténuer ses effets et fournissait un carburant optimisé. Les tests préliminaires de démarrage ont commencé au Centre technique William J. Hughes et une mise à jour du site Web PAFI est pour bientôt. L’EPA évalue actuellement l’impact des émissions de plomb provenant d’aéronefs utilisant du carburant aviation et prépare deux rapports techniques qui devraient être publiés plus tard cette année. Peter White, co-responsable du PAFI de la FAA, explique: «La FAA va créer une autorisation temporaire pour pouvoir utiliser ces carburants. Il incombe ensuite au marché de faire la transition et d'utiliser ces carburants. »Mais White pense également qu'il faudra probablement un facteur réglementaire, tel qu'un coup de pouce de la part de l'EPA, pour forcer la transition vers un carburant sans plomb. . Restez à l'écoute.

De nouvelles lois environnementales visant à réduire les émissions d'oxydes de soufre produites par le secteur des transports maritimes mondiaux pourraient entraîner une flambée du prix du carburéacteur, l'industrie maritime s'éloignant du "pétrole brut lourd" pour réduire le distillat de soufre des carburants plus similaires au diesel, au kérosène et au jet-A.

Et le changement arrive rapidement: le 1er janvier 2020, l'Organisation maritime internationale mettra en place un plafonnement des émissions mondiales de soufre pour les carburants marins, poussant de nombreux exploitants de navires à passer du mazout à forte teneur en soufre qu'ils utilisent aujourd'hui à un environnement plus écologique. combustibles amicaux, tels que le gasoil marin et le mazout à très basse teneur en soufre

Les exploitants de navires peuvent également choisir d'installer des épurateurs à bord pour éliminer le soufre des combustibles lourds ou convertir les navires en gaz naturel liquéfié, mais ces deux options sont plus coûteuses et plus difficiles que de passer simplement à un combustible à faible teneur en soufre.

C’est là que les exploitants d’aéronefs à turbine (et les propriétaires de véhicules diesel) doivent s’inquiéter, car les raffineurs ont du mal à satisfaire la demande de production massive de carburant maritime à faible teneur en soufre.

Comme la règle OMI 2020 incite les exploitants de navires à abandonner les combustibles lourds au profit des distillats (qui constituent le diesel et le jet A), les prix devraient augmenter rapidement et immédiatement. La US Energy Information Administration a prédit une augmentation de 65 cents le gallon pour le diesel après le 1er janvier 2020.

Personne ne sait avec certitude ce qui se passera avec le prix du jet-A, mais les récents contrats de dérivés pour la production future de carburant semblent conforter l’idée que les prix vont inévitablement augmenter. Les estimations des analystes de marché ont été un peu moins pessimistes, car elles prédisent une augmentation de 25 à 50 cents le gallon pour le diesel. Nous saurons bientôt quel sera le véritable impact sur les prix du carburéacteur. —Stephen Pope, rédacteur en chef

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