WiDE : Prolonger la durée de vie du diesel dans un monde décarboné

Le transport représente environ un cinquième des émissions mondiales de CO2Le transport routier est à lui seul responsable des trois quarts de ces émissions.

La plupart des émissions liées au transport routier proviennent des véhicules de tourisme, comme les voitures et les autobus, suivis des camions de marchandises. Si l'essence est le carburant le plus courant pour les véhicules légers, le diesel est le principal carburant des véhicules commerciaux tels que les camions et les autobus.

En effet, ce mélange d'hydrocarbures obtenu par distillation du pétrole brut présente un rendement moteur supérieur.

Diesel possède en fait un 25% à 35% Le diesel offre une meilleure efficacité énergétique que l'essence, ce qui en fait le choix idéal pour les véhicules utilitaires. Outre une consommation réduite, il offre une meilleure accélération, une capacité de remorquage et de transport supérieure, nécessite moins d'entretien et est plus durable.

Mais en même temps, le diesel est l'un des plus grands contributeurs à la pollution de l'air par le biais de polluants comme la suie, le monoxyde de carbone (CO), les oxydes d'azote (NOx), les oxydes de soufre (SOx), les hydrocarbures (HC) et les particules (PM).

Les moteurs diesel émettent également du dioxyde de carbone (CO2), qui, bien que notablement toxique comme d'autres gaz, est un important gaz à effet de serre. Les données montrent que la consommation de carburant diesel représente environ 25 % des émissions de CO2. secteur des transports américain total Émissions CO2 en 2022

Pour contribuer à réduire les effets néfastes du gazole sur notre santé et l'environnement, des chercheurs de l'Université fédérale de technologie d'Owerri (FTO) au Nigéria se sont tournés vers la technologie des émulsions eau-dans-gazole (WiDE) et l'ont identifiée comme une solution prometteuse. Une stratégie prometteuse pour réduire la pollution des moteurs diesel¹ tout en maintenant, voire en améliorant, leurs performances.

Émissions diesel : pourquoi elles demeurent un défi majeur en matière de pollution

Principale source d'émissions nocives, les moteurs diesel présentent de graves risques pour la santé, notamment des problèmes respiratoires et cardiovasculaires. Ils contribuent également à des problèmes environnementaux tels que le smog, les pluies acides et le réchauffement climatique.

Pour atténuer l'impact environnemental des moteurs à allumage par compression, les moteurs diesel modernes utilisent diverses technologies de contrôle des émissions, telles que les catalyseurs d'oxydation diesel (DOC), la réduction catalytique sélective (SCR), la recirculation des gaz d'échappement (EGR) et les filtres à particules diesel (DPF).

Bien que ces technologies puissent aider réduire les émissions, ils ne le font pas entièrement, et de surcroît, ils augmentent le coût et la complexité des moteurs.

Par exemple, le DOC réduit efficacement le CO et les HC mais a un effet minimal sur les émissions de particules et de NOx, tandis que le DPF est efficace pour réduire les émissions de particules mais ne s'attaque pas au CO ou aux NOx, qui peuvent être efficacement réduits par l'EGR rentable, mais qui peut légèrement augmenter les émissions de particules.

Il existe d'autres solutions, comme le biodiesel, dérivé de la biomasse, qui a permis de réduire considérablement les émissions de PM, de CO et d'HC, mais qui, là encore, peut augmenter les émissions de NOx.

Comme l'ont noté les chercheurs de FTO dans leur étude, la formation de NOx et de PM dépend de la température et présente une relation inverse, ce qui signifie que la réduction de l'une augmente souvent l'autre.

Une solution à ce problème consiste à introduire de l'eau dans la chambre de combustion, ce qui réduit considérablement les émissions de NOx et de particules. Il existe plusieurs méthodes pour introduire de l'eau dans les moteurs diesel. Parmi celles-ci, on peut citer la fumigation d'eau dans le collecteur d'admission (FWIM) et l'injection d'eau (DWI), qui réduisent les émissions de NOx et de particules, mais peuvent augmenter les émissions d'hydrocarbures (HC) et de monoxyde de carbone (CO).

Il existe encore un autre moyen simple mais efficace de réduire la pollution des moteurs diesel : l'émulsion eau-dans-diesel (WiDE).

WiDE : Prolonger la durée de vie du diesel dans un monde décarboné

L'ajout d'eau au diesel, facilité par l'utilisation de tensioactifs, a des effets positifs sur la réduction des émissions, les performances du moteur et l'efficacité de la combustion. Cette technique permet de réduire les émissions de gaz d'échappement et de NOx de plus de 60 % tout en maintenant des performances optimales, voire en améliorant parfois le rendement du moteur.

Cette option plus propre, qui abaisse la température de combustion, réduit la durée de combustion à haute température, augmente la quantité de mouvement du jet et améliore le rendement énergétique, fonctionne sur les moteurs diesel existants sans modification.

Technologie WiDE : Comment l’ajout d’eau au diesel réduit les émissions et améliore les performances

En mélange, le diesel a tendance à flotter à la surface car il est plus léger que l'eau. Un carburant émulsionné, en revanche, est un mélange de deux liquides non miscibles qui ne peuvent se mélanger complètement, l'un étant dispersé dans l'autre. L'émulsion est donc créée à l'aide de techniques à haute énergie et de tensioactifs.

Pour que le moteur diesel fonctionne avec du carburant émulsionné, le temps de stabilité WiDE est crucial, car une diminution de la stabilité de l'émulsion pendant le fonctionnement du moteur aura un impact négatif sur le système de combustion et entraînera une panne prématurée du moteur.

Des substances chimiques spécifiques, appelées tensioactifs, jouent un rôle essentiel pour maintenir un mélange homogène de diesel et d'eau. Elles créent des émulsions stables en réduisant la tension superficielle entre les deux, assurant ainsi leur liaison.

Ainsi, la technologie WiDE consiste à mélanger de très fines gouttelettes d'eau au gazole, puis à ajouter des tensioactifs pour assurer leur homogénéité. L'émulsion ainsi formée reste stable jusqu'à 60 jours. Lors de la combustion de ce mélange dans le moteur, les gouttelettes d'eau se vaporisent rapidement, déclenchant un phénomène appelé « micro-explosion » qui fragmente le carburant en particules plus fines.

Cela améliore le mélange air-carburant pendant la combustion, abaissant les températures maximales de combustion et réduisant la formation d'oxydes d'azote. La combustion complète réduit également les émissions de suie et de particules fines.

Compte tenu du potentiel de cette technique simple pour réduire considérablement la pollution des moteurs diesel, sans nécessiter de refonte de ces derniers, les chercheurs de FUTO ont examiné de plus près cette technologie et son potentiel en tant que voie rapide vers une utilisation plus propre du diesel, en analysant des études menées dans le monde entier.

D'après les études examinées dans l'analyse WiDE, l'utilisation de ce carburant dans les moteurs diesel permet de réduire considérablement les émissions nocives. Notamment, les émissions de NOx ont diminué de 67 % et les particules fines de 68 % par rapport au gazole standard, ce qui en fait un carburant alternatif plus propre pour les moteurs diesel.

Outre les avantages environnementaux, plusieurs expériences ont également mis en évidence des gains de performance. Il s'agit notamment d'une amélioration du rendement thermique au frein (RTF), qui mesure l'efficacité d'un système à convertir le carburant en travail utile. De plus, des études sur d'autres caractéristiques de performance du moteur, telles que la puissance au frein, la consommation spécifique de carburant (CSFC) et le couple, montrent également des résultats prometteurs avec WiDE.

Ainsi, non seulement les moteurs WiDE produisent des gaz d'échappement plus propres, mais ils utilisent également le carburant plus efficacement.

« Les émulsions eau-dans-diesel constituent une solution pratique et économique pour rendre les moteurs diesel plus propres », a déclaré le Dr Chukwuemeka Fortunatus Nnadozie, auteur principal de l'étude. « Comme cette technologie ne nécessite aucune modification du moteur, elle offre une voie immédiate vers la réduction des émissions, aussi bien dans les pays en développement que dans les pays développés. »

Par ailleurs, une analyse de l'importance des tensioactifs a révélé que le choix du tensioactif approprié et de sa concentration est essentiel à la stabilité de l'émulsion, ce qui influe à la fois sur les performances et la sécurité du carburant.

Les chercheurs ont constaté que l'utilisation de plusieurs tensioactifs donnait les meilleurs résultats, améliorant à la fois la stabilité du mélange de carburant et la qualité de la combustion à l'intérieur du moteur.

Malgré ces résultats encourageants, les chercheurs ont souligné la nécessité de poursuivre les travaux, en se concentrant sur l'amélioration des combinaisons de tensioactifs et l'évaluation des effets à long terme de l'émulsion sur les composants du moteur.

Plus important encore, WiDE peut offrir une solution concrète pour réduire la pollution des moteurs actuellement en service et contribuer au développement d'autres technologies propres, plutôt que de remplacer des solutions plus propres et durables. Selon l'équipe, l'association de ce carburant avec le biodiesel et des systèmes avancés de contrôle des émissions peut contribuer à la réalisation d'objectifs plus larges en matière de climat et de qualité de l'air.

« Cette technologie peut permettre de faire la transition entre l’utilisation du diesel conventionnel et un avenir énergétique plus propre », a déclaré le professeur Emeka Emmanuel Oguzie, co-auteur de l’étude. « Avec une formulation et des essais appropriés, elle pourrait devenir un élément important des systèmes de transport et d’énergie industrielle durables. »

Alternatives au diesel : carburants à faibles émissions et solutions de transport propres

La technologie WiDE n'est qu'une des nombreuses solutions que le secteur des transports peut mettre en œuvre pour pallier les limitations du diesel. La recherche d'alternatives plus propres a conduit au développement de divers carburants et technologies de propulsion susceptibles d'aider le secteur à décarboner durablement ses activités. Le biodiesel et le diesel renouvelable, issus de la biomasse, constituent une voie prometteuse pour réduire les émissions.

Le biodiesel est produit par transestérification d'huiles végétales comme l'huile de soja, de tournesol, de colza et de palme, de graisses animales issues des abattoirs et d'huiles de cuisson recyclées provenant des restaurants. Les algues constituent une autre source prometteuse de biomasse.

Le diesel renouvelable est similaire au biodiesel, mais c'est un hydrocarbure chimiquement équivalent au diesel pétrolier.

L'hydrogène est une autre solution pour limiter les émissions de gaz à effet de serre des véhicules à moteur. moteurs à combustion interne à hydrogène (H2ICE) et piles à combustible à hydrogène (FCEV). Les deux peuvent alimenter des véhicules en utilisant un carburant zéro carbone.

En ce qui concerne les moteurs à combustion interne à hydrogène (H2-ICE), les moteurs classiques utilisent de l'hydrogène au lieu du diesel ou de l'essence.

Les véhicules électriques à pile à combustible (FCEV) génèrent de l'électricité à partir d'hydrogène grâce à un dispositif appelé pile à combustible, où l'hydrogène est combiné à de l'oxygène pour produire de l'électricité qui alimente le moteur électrique, un peu comme un véhicule électrique.

Alors que les moteurs à combustion interne sont plus efficaces à charge élevée, faisant du H2-ICE le choix le plus approprié pour les poids lourds, les FCEV sont plus efficaces à charge faible, ce qui les rend idéaux pour les dépanneuses ou les camions malaxeurs à béton.

Les véhicules à moteur thermique à hydrogène (H2-ICE) et les véhicules électriques à pile à combustible (FCEV) ont des profils d'émissions similaires, mais alors que les premiers peuvent produire des NOx et des traces de CO2, les seconds ne produisent que de la vapeur d'eau.

Par conséquent, plusieurs constructeurs automobiles, dont BMW Group, Toyota et Hyundai Motor, développent activement des véhicules électriques à pile à combustible. Récemment, Alpine a également dévoilé son concept de supercar à hydrogène, l'Alpine Alpenglow, qui développe 740 ch à 7 600 tr/min, atteint un régime maximal de 9 000 tr/min et une vitesse de pointe de 330 km/h.

Mais comme nous l'avons récemment partagé, L'hydrogène a son propre coût et les obstacles liés aux infrastructures qu'il convient de surmonter grâce à un soutien politique, des investissements et des partenariats public-privé pour favoriser l'adoption.

Il existe ensuite les carburants de synthèse, ou e-carburants, produits à partir de carbone capturé et d'hydrogène vert. Ce carburant alternatif est créé par un procédé chimique. La plupart des carburants de synthèse sont produits par le traitement de sources de combustibles fossiles existantes, comme la conversion du gaz naturel en fioul, la liquéfaction du charbon et sa transformation en diesel et en essence, et plus récemment, la conversion du bois ou des déchets animaux en fioul.

Ces options utilisent toutefois du carbone solide ou séquestré, ce qui signifie qu'elles rejettent du CO2 dans l'atmosphère. Les e-carburants éliminent ce problème en supprimant la dépendance aux combustibles fossiles, permettant ainsi la décarbonation des secteurs énergivores.

Ces carburants sont fabriqués en extrayant du CO2 de l'atmosphère, et si les émissions libérées lors de la combustion sont équivalentes au CO2 utilisé pour les produire, alors cette méthode est considérée comme neutre en carbone.

Pour synthétiser le carburant électronique, le CO2 est obtenu soit par capture de l'air, soit par autre moyen. absorbe le CO2 Le CO2 peut être capté directement à partir de l'atmosphère ambiante à l'aide de solvants liquides ou de sorbants solides, ou encore en capturant le CO2 émis par d'autres procédés industriels. Le CO2 ainsi capturé est ensuite combiné à de l'hydrogène et soumis à des températures et des pressions élevées qui le transforment en hydrocarbures.

Ensemble, ces solutions contribuent à atténuer l'impact environnemental du diesel et ouvrent la voie à un avenir des transports plus propre et plus durable.

Investir dans des technologies plus propres

Cummins Inc (CMI -1.24%) est l'un des principaux fabricants mondiaux de moteurs diesel et à gaz naturel, notamment pour les camions lourds et les applications industrielles.

L'entreprise investit activement dans les technologies de décarbonation, notamment les moteurs à hydrogène, les piles à combustible et les systèmes de post-traitement avancés. Dans le cadre de sa stratégie « Destination Zéro », Cummins s'efforce d'améliorer l'efficacité et de réduire les émissions des moteurs diesel à court terme, tout en déployant à grande échelle des solutions zéro émission à long terme.

Cette entreprise mondiale de solutions énergétiques opère à travers quelques segments clés.

Le segment Composants conçoit et fabrique des essieux, des freins, des transmissions et des systèmes de suspension, tandis que le segment Systèmes d'alimentation se concentre sur les alternateurs et les groupes électrogènes. Son segment Accelera fabrique et assure le support de systèmes d'alimentation électrifiés, notamment les technologies de batteries, de piles à combustible et de groupes motopropulseurs électriques, ainsi que les technologies de production d'hydrogène. Le segment Moteurs fabrique une gamme de moteurs à gaz naturel et diesel, tandis que le segment Distribution prend en charge les systèmes de production d'énergie, les moteurs de forte puissance et les moteurs pour véhicules lourds et moyens.

L'équilibre entre l'innovation dans le domaine du diesel et les objectifs de transition énergétique à long terme a permis à l'action Cummins (CMI) de progresser de 6.65 % depuis le début de l'année et de 68.78 % sur un an, pour atteindre 543.42 $. Cummins, dont la capitalisation boursière s'élève à 75 milliards de dollars, affiche un BPA (sur 12 derniers mois) de 20.51 $ et un PER (sur 12 derniers mois) de 26.54. Son rendement en dividendes est de 1.47 %.

Concernant sa situation financière, Cummins a enregistré un chiffre d'affaires de 33.7 milliards de dollars pour l'ensemble de l'année 2025. Ses segments Distribution et Systèmes d'alimentation ont réalisé des ventes et une rentabilité record l'an dernier, grâce à une forte demande en alimentation de secours pour les centres de données. Son bénéfice net selon les normes GAAP pour la période s'est élevé à 2.8 milliards de dollars et son bénéfice par action dilué à 20.50 dollars.

Le dividende en espèces a été augmenté pour la 16e année consécutive, Cummins reversant ainsi un peu plus d'un milliard de dollars à ses actionnaires sous forme de dividendes.

Ces « solides résultats opérationnels » ont été obtenus « malgré la faiblesse persistante des marchés des camions en Amérique du Nord », la PDG Jennifer Rumsey déclarant : « 2025 a été une année historique pour Cummins, car nous avons réalisé des progrès significatifs dans la mise en œuvre de nos principales priorités stratégiques tout en continuant d'améliorer nos performances cycle après cycle. »

Pour l'exercice 2025, Cummins a également comptabilisé 458 millions de dollars, soit 3.28 dollars par action diluée, de charges liées à l'activité d'électrolyseurs au sein d'Accelera. Cette mesure s'inscrit dans le cadre d'une revue stratégique initiée en réponse à l'évolution des prévisions concernant l'adoption de l'hydrogène, afin de rationaliser les opérations et de réduire les coûts d'exploitation compte tenu des perspectives de demande plus faibles.

Parallèlement, pour le quatrième trimestre 2025, Cummins a enregistré un chiffre d'affaires de 8.5 milliards de dollars, un bénéfice net GAAP de 593 millions de dollars et un BPA dilué de 4.27 dollars.

Au niveau des segments, les ventes d'Accelera ont connu la plus forte augmentation, de 31 % pour atteindre 131 millions de dollars, en raison du calendrier des installations d'électrolyseurs, suivies par Power Systems, qui a augmenté de 11 % pour atteindre 1.9 milliard de dollars, grâce à une demande accrue de production d'énergie, notamment sur les marchés des centres de données en Amérique du Nord, en Chine et en Asie-Pacifique.

La demande de produits de production d'énergie, notamment pour les centres de données, a également contribué à une hausse de 7 % des ventes du segment de la distribution, qui ont atteint 3.3 milliards de dollars. En revanche, les ventes du segment des composants ont reculé de 7 % à 2.4 milliards de dollars, en raison d'une demande plus faible de camions moyens et lourds aux États-Unis, malgré une demande plus soutenue en Europe et en Chine. Parallèlement, le ralentissement de la demande de camions moyens et lourds aux États-Unis et au Mexique a entraîné une baisse de 4 % des ventes du segment des moteurs.

Pour l'exercice en cours, la société prévoit une augmentation de son chiffre d'affaires comprise entre 3 % et 8 %, avec l'intention de continuer à générer un flux de trésorerie d'exploitation important et de reverser 50 % de ce flux aux actionnaires à long terme.

« En 2026, nous prévoyons une légère amélioration de la demande sur les marchés nord-américains des camions routiers, notamment au second semestre, conjuguée à la vigueur persistante des marchés de la production d'énergie pour les centres de données. Cummins demeure bien positionnée pour investir dans sa croissance future, réaliser de solides résultats financiers et redistribuer des liquidités à ses actionnaires en 2026. »

– Rumsey

Dernières nouvelles et développements concernant l'action Cummins Inc. (CMI)

Conclusion

Bien qu'essentiels à de nombreuses industries grâce à leur durabilité, leur rendement élevé et leur couple important, les moteurs diesel sont également une source majeure d'émissions nocives, notamment de NOx, de PM, de CO, d'HC et de SO2, qui présentent de graves risques pour la santé et sont incompatibles avec les objectifs mondiaux en matière de climat et de qualité de l'air.

La technologie d'émulsion eau-dans-diesel (WiDE) constitue ici une solution convaincante. En réduisant significativement les émissions nocives sans nécessiter de modification du moteur, elle offre une voie pratique et économique vers une combustion plus propre.

Bien qu'elle ne puisse remplacer définitivement les technologies zéro émission, la technologie WiDE peut jouer un rôle de transition crucial. Associée à d'autres innovations telles que les mélanges de biodiesel et les nouveaux carburants propres, elle contribue à combler le fossé entre la dépendance au diesel traditionnel et un avenir énergétique durable.

Références

^{1. Nnadozie, CF, Onuoha, CP, Oguzie, EE et Emereibeole, EI (2025). Progrès dans les stratégies de réduction des émissions de diesel : un accent sur la technologie d'émulsion eau-dans-diesel. Recherche sur le carbone, 4 45. https://doi.org/10.1007/s44246-025-00210-y}