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

Le transport représente environ un cinquième des émissions mondiales de CO2, le transport routier à lui seul étant responsable de trois quarts de ces émissions.

La plupart de ces émissions du transport routier proviennent des véhicules de tourisme tels que les voitures et les bus, suivis des camions de marchandises. Alors que l’essence est le carburant le plus répandu pour les véhicules légers, le diesel est le carburant principal pour les véhicules commerciaux comme les camions et les bus.

C’est parce que ce mélange d’hydrocarbures obtenu par la distillation du pétrole brut possède une efficacité moteur supérieure.

Le diesel possède en réalité une efficacité énergétique supérieure de 25 % à 35 % à l’essence, ce qui en fait la meilleure option pour les véhicules commerciaux. En plus d’offrir une meilleure consommation, les moteurs diesel offrent une meilleure accélération ainsi qu’un meilleur potentiel de remorquage et de transport, nécessitent moins d’entretien et offrent une plus grande durabilité.

Mais en même temps, le diesel est l’un des plus grands contributeurs à la pollution de l’air via des polluants tels que 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 qu’il ne soit pas toxique comme d’autres gaz, est un important gaz à effet de serre. Les données montrent que la consommation de carburant diesel représentait environ 25 % du secteur du transport total des États‑Unis émissions de CO2 en 2022.

Pour aider à réduire les effets négatifs du carburant diesel sur notre santé et l’environnement, des chercheurs de la Federal University of Technology Owerri (FTO) au Nigeria se sont tournés vers la technologie d’émulsion Eau-dans-Diesel (WiDE) et l’ont identifiée comme une stratégie prometteuse pour réduire la pollution des moteurs diesel¹ tout en maintenant, voire en améliorant, leurs performances.

Émissions de diesel: Pourquoi elles restent un défi majeur de pollution

En tant que source majeure d’émissions nocives, les moteurs diesel posent de graves risques pour la santé, tels que des problèmes respiratoires et cardiovasculaires. Ils contribuent également à des problèmes environnementaux comme 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 à réduire les émissions, elles ne le font pas complètement et, de plus, elles augmentent le coût et la complexité des moteurs.

Par exemple, le DOC réduit efficacement le CO et les HC mais a un effet minime sur les émissions de particules et de NOx, tandis que le DPF est efficace pour réduire les émissions de particules mais ne traite pas le CO ou le NOx, qui peuvent être réduits de façon rentable par l’EGR, bien que cela puisse légèrement augmenter les émissions de particules.

Il existe d’autres alternatives, comme le biodiesel, dérivé de la biomasse, qui a réussi à réduire significativement les PM, le CO et les HC, mais qui peut à nouveau augmenter les émissions de NOx.

La formation de NOx et de PM, comme l’ont noté les chercheurs du FTO dans leur étude, dépend de la température et présente une relation inverse, ce qui signifie que réduire l’un augmente souvent l’autre.

Une solution à ce problème consiste à introduire de l’eau dans la chambre de combustion, ce qui réduit substantiellement les émissions de NOx et de PM. Il existe plusieurs façons d’introduire de l’eau dans les moteurs diesel. Cela comprend la fumigation d’eau dans le collecteur d’admission (FWIM) et l’injection d’eau (DWI), qui réduisent les émissions de NOx et de PM mais peuvent augmenter les émissions de HC et de CO.

Il existe encore une méthode simple mais efficace pour réduire la pollution des moteurs diesel, à savoir l’émulsion Eau-dans-Diesel (WiDE).

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

Mélanger de l’eau au diesel, facilité par les surfactants, montre des effets positifs sur la réduction des émissions, la performance du moteur et l’efficacité de la combustion. Cette technique peut réellement réduire les émissions de suie et de NOx de plus de 60 % tout en maintenant une performance solide, voire en améliorant parfois l’efficacité du moteur.

Cette option plus propre, qui abaisse la température de combustion, réduit la durée de combustion à haute température, augmente l’impulsion du jet et améliore l’économie de carburant, fonctionne dans les moteurs diesel existants sans modification.

Technologie WiDE: Comment l’eau-dans-diesel réduit les émissions et améliore les performances

Lorsque mélangé correctement, le diesel a tendance à flotter en surface car il est plus léger que l’eau. Un carburant émulsion, cependant, est un mélange de deux liquides immiscibles qui ne peuvent pas se mélanger complètement, avec une substance répartie dans l’autre. Ainsi, l’émulsion est créée à l’aide de techniques à haute énergie avec l’aide de surfactants.

Pour que le moteur diesel fonctionne avec du carburant émulsion, la durée de stabilité du WiDE est cruciale, car une diminution de la stabilité de l’émulsion pendant le fonctionnement du moteur affectera négativement le système de combustion et entraînera une défaillance prématurée du moteur.

Des produits chimiques spéciaux appelés surfactants jouent un rôle essentiel pour maintenir le diesel et l’eau mélangés uniformément. Ils créent des émulsions stables en réduisant la tension superficielle entre les deux, les liant ainsi efficacement.

Ainsi, dans la technologie WiDE, de très petites gouttelettes d’eau sont mélangées au carburant diesel, et des surfactants sont ajoutés pour les garder uniformément réparties, permettant à l’émulsion de rester stable jusqu’à 60 jours. Lorsque cette combinaison brûle à l’intérieur du moteur, les gouttelettes d’eau se vaporisent rapidement, déclenchant un phénomène appelé « micro-explosion » qui fragment le carburant en particules plus fines.

Cela améliore le mélange d’air et de carburant pendant la combustion, abaissant les températures de pointe et réduisant la formation d’oxydes d’azote. La combustion complète réduit également les émissions de suie et de PM.

Compte tenu du potentiel de cette technique simple pour réduire significativement la pollution des moteurs diesel, sans nécessiter de redesign du moteur, des chercheurs du FUTO ont examiné de plus près la technologie et son promesse comme voie rapide vers une utilisation plus propre du diesel en analysant des études du monde entier.

Selon les études examinées dans l’analyse WiDE, faire fonctionner les moteurs diesel avec le WiDE peut réduire drastiquement les émissions nocives. Notamment, les émissions de NOx ont diminué de 67 % et les PM de 68 % par rapport au carburant diesel standard, « le positionnant comme un carburant alternatif plus propre pour les moteurs diesel ».

En plus des avantages environnementaux, plusieurs expériences ont également rapporté des bénéfices de performance. Cela inclut des améliorations de l’efficacité thermique au freinage (BTE), qui mesure l’efficacité d’un système à convertir le carburant en travail utile. De plus, les études sur d’autres caractéristiques de performance du moteur, telles que la puissance au frein, le BSFC et le couple, montrent également des résultats prometteurs avec le WiDE.

Ainsi, les moteurs WiDE ne produisent pas seulement des gaz d’échappement plus propres, ils utilisent également le carburant de manière plus efficace.

« Les émulsions eau-dans-diesel sont une solution pratique et économique pour rendre les moteurs diesel plus propres », a déclaré le premier auteur, le Dr Chukwuemeka Fortunatus Nnadozie. « Comme la technologie ne nécessite pas de redesign du moteur, elle offre une voie immédiate vers des émissions plus faibles tant dans les pays en développement que dans les pays développés. »

Par ailleurs, un examen de l’importance des surfactants a révélé que le choix du bon surfactant et de sa concentration est essentiel à la stabilité de l’émulsion, ce qui affecte à la fois la performance et la sécurité du carburant.

Les chercheurs ont constaté que plusieurs surfactants offrent 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 les résultats encourageants, les chercheurs ont souligné la nécessité de travaux supplémentaires, en se concentrant sur le raffinement des combinaisons de surfactants et l’évaluation des effets à long terme de l’émulsion sur les composants du moteur.

Plus important encore, le WiDE peut offrir une solution pratique pour réduire la pollution des moteurs actuellement en service et contribuer à d’autres technologies propres plutôt que de remplacer des solutions plus propres à long terme. Combiner cette approche carburant avec le biodiesel et des systèmes avancés de contrôle des émissions, selon l’équipe, peut aider à soutenir des objectifs climatiques et de qualité de l’air plus larges.

« Cette technologie peut combler le fossé entre l’utilisation conventionnelle du diesel et un avenir énergétique plus propre », a déclaré le co‑auteur, le professeur Emeka Emmanuel Oguzie. « Avec une formulation et des tests appropriés, elle pourrait devenir une partie importante du transport durable et des systèmes d’énergie industrielle. »

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

La technologie WiDE n’est qu’une des nombreuses façons dont le secteur des transports peut répondre aux limites du diesel. La recherche d’alternatives plus propres a conduit à une gamme de carburants et de technologies de propulsion qui peuvent aider l’industrie à atteindre une décarbonisation à long terme. Une voie prometteuse pour réduire les émissions est le biodiesel et le diesel renouvelable, dérivés de la biomasse.

Le biodiesel est produit par transestérification d’huiles végétales telles que l’huile de soja, l’huile de tournesol, l’huile de colza et l’huile de palme, de graisses animales provenant d’usines de transformation de viande, et d’huile de cuisson recyclée provenant de restaurants. Les algues constituent également une source prometteuse de matière première biomasse.

Le diesel renouvelable est similaire au biodiesel mais constitue 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 via les moteurs à combustion interne à hydrogène (H2ICE) et les piles à combustible à hydrogène (FCEV). Les deux peuvent alimenter les véhicules avec un carburant zéro carbone.

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

Les FCEV génèrent de l’électricité à partir de l’hydrogène à l’aide d’un dispositif appelé pile à combustible, où l’hydrogène est combiné à l’oxygène pour produire de l’électricité qui alimente le moteur électrique, de la même manière qu’un véhicule électrique.

Alors que les moteurs à combustion interne sont les plus efficaces sous forte charge, ce qui rend les H2‑ICE le choix le plus approprié pour les camions lourds, les FCEV sont plus efficaces à faible charge, les rendant idéaux pour les dépanneuses ou les camions malaxeurs de béton.

Les H2‑ICE et les FCEV ont des profils d’émissions similaires, mais tandis que les premiers peuvent produire du NOx et de petites quantités de CO2, les seconds ne produisent que de la vapeur d’eau.

En conséquence, plusieurs constructeurs automobiles poursuivent activement des projets FCEV, notamment le groupe BMW, Toyota et Hyundai Motor. Récemment, Alpine a également dévoilé sa supercar concept à hydrogène, l’Alpine Alpenglow, qui développe 740 ch à 7 600 tr/min, atteint une limite de régime de 9 000 tr/min et atteint une vitesse maximale de 205 mph.

Mais comme récemment partagé, l’hydrogène comporte ses propres coûts et des obstacles d’infrastructure qui doivent être surmontés grâce à un soutien politique, des investissements et des partenariats public‑privé pour favoriser son adoption.

Il existe également les carburants synthétiques, ou e‑fuels, produits à partir de carbone capturé et d’hydrogène vert. Ce carburant alternatif est créé par un traitement chimique. La plupart des e‑fuels ont été produits en traitant des sources de combustibles fossiles existantes, comme la conversion du gaz naturel en huiles de carburant, la liquéfaction du charbon pour le transformer en diesel et essence, et récemment la conversion du bois ou des déchets animaux en huiles de carburant.

Ces options, cependant, utilisent du carbone solide ou séquestré, ce qui signifie qu’elles libèrent du CO2 dans l’atmosphère. Les e‑fuels éliminent ce problème en supprimant la dépendance aux combustibles fossiles, permettant la décarbonisation des secteurs à forte intensité énergétique.

Ces carburants sont fabriqués en extrayant le 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 les e‑fuels, le CO2 est obtenu soit par capture atmosphérique, qui aspire le CO2 directement de l’atmosphère ambiante à l’aide de solvants liquides ou de sorbants solides, soit en capturant le CO2 émis par d’autres processus industriels. Le CO2 capturé est ensuite combiné à l’hydrogène et soumis à des températures et pressions élevées qui le convertissent en hydrocarbures.

Ensemble, ces solutions aident à atténuer l’impact environnemental du diesel et ouvrent la voie à un avenir du transport plus propre et plus durable.

Investir dans des technologies plus propres

Cummins Inc (CMI ) 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 des technologies de décarbonisation, notamment les moteurs à hydrogène, les piles à combustible et les systèmes de post‑traitement avancés. Grâce à sa stratégie « Destination Zero », Cummins travaille à améliorer l’efficacité et les émissions du diesel à court terme tout en développant des solutions zéro émission à long terme.

La société de solutions énergétiques mondiales opère à travers plusieurs segments clés.

Le segment Components conçoit et fabrique des essieux, des freins, des transmissions et des systèmes de suspension, tandis que le segment Power Systems se concentre sur les alternateurs et les groupes électrogènes de puissance principale. Son segment Accelera fabrique et prend en charge les systèmes d’énergie électrifiée, y compris les technologies de batteries, de piles à combustible et de groupes motopropulseurs électriques, ainsi que les technologies de production d’hydrogène. Ensuite, le segment Engine fabrique une gamme de moteurs fonctionnant au gaz naturel et au diesel, tandis que le segment Distribution soutient les systèmes de production d’énergie, les moteurs à haute puissance et les moteurs lourds et moyens.

L’équilibre entre l’innovation diesel et les objectifs de transition énergétique à long terme a permis aux actions de CMI de progresser de 6,65 % depuis le début de l’année et de 68,78 % au cours de l’année écoulée, s’échangeant maintenant à 543,42 $. Avec cela, la capitalisation boursière de 75 milliards de dollars, Cummins affiche un BPA (TTM) de 20,51 et un PER (TTM) de 26,54. Il verse un rendement du dividende de 1,47 %.

En ce qui concerne la situation financière de l’entreprise, Cummins a enregistré un chiffre d’affaires de 33,7 milliards de dollars pour l’ensemble de 2025. Ses segments Distribution et Power Systems ont réalisé des ventes et une rentabilité record l’an dernier, stimulés par une « demande robuste pour l’alimentation de secours des centres de données ». Son résultat net GAAP pour la période était de 2,8 milliards de dollars, et le BPA dilué était de 20,50 $.

Le dividende en espèces a été augmenté pour la seizième année consécutive, Cummins redistribuant un peu plus d’un milliard de dollars aux actionnaires sous forme de dividendes.

Ces « résultats opérationnels solides » sont arrivés « malgré une faiblesse persistante des marchés de camions en Amérique du Nord », la PDG Jennifer Rumsey déclarant : « 2025 a marqué une année historique pour Cummins, car nous avons réalisé des progrès significatifs dans l’avancement des priorités stratégiques clés tout en continuant à améliorer les performances d’un cycle à l’autre. »

Pour l’ensemble de l’année 2025, Cummins a également déclaré 458 millions de dollars, soit 3,28 $ par action diluée, de charges liées à l’activité d’électrolyseur au sein d’Accelera. Cette mesure a été prise dans le cadre d’une revue stratégique initiée en réponse aux changements d’attentes concernant l’adoption de l’hydrogène, afin de rationaliser les opérations et de réduire les coûts continus compte tenu de la perspective de demande plus faible.

Par ailleurs, pour le quatrième trimestre 2025, Cummins a enregistré un chiffre d’affaires de 8,5 milliards de dollars, un résultat net GAAP de 593 millions de dollars et un BPA dilué de 4,27 $.

Par segment, les ventes d’Accelera ont augmenté le plus, de 31 % pour atteindre 131 millions de dollars, en raison du calendrier des installations d’électrolyseurs, suivies par Power Systems, qui a progressé de 11 % pour atteindre 1,9 milliard de dollars, stimulé par 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, en particulier pour les applications de centres de données, a également contribué à augmenter les ventes du segment distribution de 7 % pour atteindre 3,3 milliards de dollars. En revanche, les ventes du segment components ont chuté de 7 % pour atteindre 2,4 milliards de dollars en raison d’une demande plus faible de camions moyens et lourds aux États‑Unis, mais ont enregistré une demande plus forte en Europe et en Chine. Par ailleurs, la demande plus faible de camions moyens et lourds aux États‑Unis et au Mexique a entraîné une baisse de 4 % des ventes du segment moteurs.

À présent, pour l’année en cours, l’entreprise prévoit une augmentation du chiffre d’affaires de 3 % à 8 %, avec l’intention de continuer à générer un flux de trésorerie d’exploitation solide et de redistribuer 50 % du flux de trésorerie d’exploitation aux actionnaires à long terme.

« En 2026, nous anticipons que la demande sera légèrement meilleure sur les marchés nord‑américains des camions de route, en particulier au second semestre de l’année, associée à une force continue sur les marchés de production d’énergie des centres de données. Cummins reste bien positionnée pour investir dans la croissance future, fournir de solides résultats financiers et redistribuer des liquidités aux actionnaires en 2026. »

– Rumsey

Dernières nouvelles et développements sur l’action Cummins Inc. (CMI)

Conclusion

Bien qu’ils soient essentiels à de nombreuses industries grâce à leur durabilité, leur haute efficacité et leur couple important, les moteurs diesel sont également une source majeure d’émissions nocives, notamment NOx, PM, CO, HC et SO2, qui posent de graves risques pour la santé et sont incompatibles avec les objectifs mondiaux de climat et de qualité de l’air.

La technologie d’émulsion Eau-dans-Diesel (WiDE) représente une solution convaincante. En réduisant significativement les émissions nocives sans nécessiter de redesign du moteur, elle offre une voie pratique et économique vers une combustion plus propre.

Bien qu’elle ne constitue pas un substitut permanent aux technologies zéro émission, le WiDE peut jouer un rôle de transition crucial. Lorsqu’il est combiné à d’autres innovations telles que les mélanges de biodiesel et les carburants propres émergents, il aide à combler le fossé entre la dépendance au diesel historique et un avenir énergétique durable.

Références

^{1. Nnadozie, C. F., Onuoha, C. P., Oguzie, E. E., & Emereibeole, E. I. (2025). Avancées dans les stratégies de réduction des émissions de diesel: un focus sur la technologie d’émulsion eau-dans-diesel. Carbon Research, 4, 45. https://doi.org/10.1007/s44246-025-00210-y}