Applications et risques de la combustion - Maxicours

Applications et risques de la combustion

Objectifs
  • Citer des applications usuelles qui mettent en œuvre des combustions.
  • Citer les risques associés.
  • Citer des axes d’étude actuels d’applications s’inscrivant dans une perspective de développement durable.
Points clés
  • Les combustibles utilisés pour la combustion sont issus de matières organiques qui ont été créées par les êtres vivants (pétrole, charbon, biomasse, etc.)
  • La combustion de ces matières présente des risques tels que la pollution, l’effet de serre, l’asphyxie ou les incendies.
Pour bien comprendre
  • Combustion
  • Réactifs et produits de la combustion
1. Rappels sur la combustion
Une combustion est une réaction chimique réalisée à partir d’un combustible (c’est le corps qui brule) et d’un comburant (c’est le corps qui aide à bruler). Le comburant est généralement le dioxygène O2.

Quand il y a assez de dioxygène (excès), on dit que la combustion est complète. Elle produit du dioxyde de carbone CO2 et de l'eau H2O sous forme gazeuse.

C’est une réaction exothermique (elle dégage de la chaleur).

2. Applications usuelles de la combustion

Les combustions se sont développées au cours des révolutions industrielles des XIXe et XXe siècles et sont à l’origine de l’essor des machines à vapeur, des moteurs à essence et des moteurs diesel. Elles sont essentiellement utilisées dans les domaines du transport, de l’habitat et de la production d’électricité et sont issues de ressources fossiles épuisables.

a. Transport

La combustion est essentiellement utilisée dans les moteurs à explosion pour le déplacement des automobiles, avions, motos, bateaux, etc.

Le combustible utilisé est le pétrole qui vient de la décomposition de matière organique dans certaines couches géologiques.
b. Habitat

La combustion est essentiellement utilisée pour le chauffage des habitations, pour cuire les aliments, etc.

Le combustible utilisé est le méthane CH4. Il est souvent présent dans les gisements de pétrole.
c. Production d’électricité

La combustion est essentiellement utilisée dans les centrales thermiques pour produire de l’électricité : la chaleur produite par la réaction fournit de l’énergie par le biais de turbo-alternateurs.

Les combustibles utilisés sont le gaz naturel, le charbon, le pétrole.
Remarque
Le charbon est un matériau solide qui résulte de la dégradation de matières organiques végétales.
3. Les dangers de la combustion

La combustion des produits organiques produit du CO2 et certains polluants.

La combustion du charbon est nettement plus polluante celles des autres combustibles fossiles. Mis à part le CO2, elle émet des oxydes d’azote, des oxydes de soufre, des métaux lourds, des suies. Ces dernières sont responsables du noircissement des façades des monuments pendant la fin du XIXe siècle.

a. Risques physiques

Il existe trois types de dangers lors de la combustion des matières organiques :

  • l’incendie, si la combustion est mal contrôlée ;
  • l’asphyxie, si la combustion est réalisée en local fermé non ventilé ;
  • l’intoxication, si l’expérimentateur n’est pas informé de la possible émanation de polluants.
b. Effet de serre

La combustion des matières organiques produit du dioxyde de carbone. Peu nocif en soi, il fait peser un risque majeur sur toute l’humanité. En effet, depuis les 40 dernières années, les combustions massives de matières organiques ont provoqué l’accumulation de ce gaz dans l’atmosphère.

Dans le même temps, les forêts, véritables poumons de notre planète qui absorbent le dioxyde de carbone grâce à la photosynthèse, subissent des abattages dévastateurs.

L’effet de serre, très utile pour éviter de trop fortes variations de température sur la surface terrestre, s’est amplifié excessivement sous l’effet de ce gaz, ce qui conduit à un dérèglement climatique inévitable.

c. Combustion incomplète

Lorsque la combustion se produit avec un défaut de dioxygène, du monoxyde de carbone CO est produit, quelle que soit la matière organique.

Ce gaz est inodore, incolore et possède la dangereuse propriété de se fixer solidement sur l’hémoglobine du sang. Les poumons reçoivent donc moins de dioxygène, ce qui entraine des nausées, des céphalées puis l’asphyxie si la personne intoxiquée ne reçoit pas d’urgence du dioxygène pur pour rétablir l’équilibre des échanges gazeux dans son organisme.

4. Axes d’études s’inscrivant dans une perspective de développement durable

Les combustibles utilisés pour la combustion sont issus de ressources fossiles épuisables. Il est donc important de trouver des solutions alternatives pour en produire.

  • Le biogaz est produit par fermentation de matières organiques.
  • Les agrocarburants de première et deuxième générations sont produits à partir de plantes.
  • Les agrocarburants de troisième génération sont issus d’algues.

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