Caractéristiques générales
Le butane et le propane sont deux gaz d’origine naturelle issus principalement des champs de gaz, mais également de ressources renouvelables.
Composés d’atomes de carbone et d’hydrogène, ils ont un pouvoir calorifique élevé et constant. Ils sont liquéfiables à faible pression et peuvent ainsi être conditionnés et transportés très facilement.
En tant qu’énergie gaz, le butane et le propane sont avec le méthane l’énergie fossile la moins carbonée. Leur combustion ne génère pas d’émissions de particules et très peu de NOx.
Origine des gaz
butane & propane
Le butane et le propane sont deux gaz naturels d’origine fossile et renouvelable.
Le saviez-vous ?
Les gaz butane & propane sont également appelés « GPL » ou « Gaz de Pétrole Liquéfié » car ils étaient à l’origine issus du raffinage du pétrole.
Ils sont pourtant aussi naturels que le méthane, plus connu sous l’appellation « gaz naturel » ou « gaz de ville ».
À présent, ils viennent principalement et de manière croissante des champs de gaz, comme le méthane, et deviennent également progressivement renouvelables (Biobutane – BioPropane – BioGPL).
Le butane & le propane proviennent :
Des champs de gaz
Un champ de gaz est composé en moyenne de :
- 90% de méthane (CH4)
- 5% de propane (C3H8)
- 5% d’autres gaz, dont le butane (C4H10)
C’est en refroidissant le méthane (« gaz naturel ») extrait qu’on en sépare les différents constituants. Le butane et le propane sont alors à l’état liquide. Le méthane, lui, est à l’état gazeux.
Du raffinage du pétrole
En sortie de puits, le pétrole contient lui aussi des fractions de gaz associés dissous. Parmi eux, on trouve du butane et du propane.
Ils sont issus d’opérations de traitement dits « primaires » (pendant la distillation) et « secondaires » (après la distillation).
Lors du raffinage, le butane et le propane représentent 2 à 3% de l’ensemble des produits obtenus.
Selon sa provenance, une tonne de pétrole brut traitée donne 20 à 30 kg de GPL.
Le saviez-vous ?
Plutôt que de brûler cette énergie via les torchères comme c’était le cas au début de l’ère industrielle, les gaz butane et propane sont aujourd’hui utilisés en raison de leur forte densité énergétique et de leurs caractéristiques environnementales.
Des ressources renouvelables : Biobutane – Biopropane - BioGPL
Le biobutane et le biopropane (BioGPL) sont des biogaz produits à partir de matières organiques. À plus long terme, le biopropane sera produit au moyen de micro-algues.
Les gaz butane et propane d’origine renouvelable présentent les mêmes caractéristiques physiques que le butane et le propane d’origine fossile. Ces biogaz sont totalement miscibles avec le butane et le propane d’origine classique et peuvent être conditionnés via les mêmes moyens de stockage. Ses usages sont identiques à ceux du butane et du propane, et ils peuvent être utilisés avec les mêmes appareils de cuisson, de chauffage ou moteurs.
« Le GPL d’origine biologique obtenu à partir de différentes biomasses devrait devenir une technologie viable à moyen ou long terme. » (Extrait de la Directive 2014/94/UE du Parlement Européen et du Conseil du 22 octobre 2014 sur le déploiement d’une infrastructure pour carburants alternatifs)
Composition des gaz
butane & propane
Les gaz butane et propane sont des hydrocarbures saturés dont les molécules sont composées d’hydrogène et de carbone.
Une molécule de butane est composée de 4 atomes de carbone et de 10 atomes d’hydrogène.
Une molécule de propane est composée de 3 atomes de carbone et de 8 atomes d’hydrogène.
Dans des conditions normales de température (15°C) et de pression (1 bar), les gaz butane et propane sont naturellement gazeux. Ils peuvent être liquéfiés à faible pression. C’est cet état liquide qui permet de les manipuler, transporter et stocker facilement.
Ainsi :
- 1 litre de butane liquide libère 239 litres de gaz (15 °C – 1 bar)
- 1 litre de propane liquide libère 278 litres de gaz (15 °C – 1 bar)
Les gaz butane et propane se différencient l’un de l’autre par la température et la pression auxquelles ils passent de l’état gazeux à l’état liquide.
Données chiffrées
Masses volumiques
Masse volumique du butane
Masse volumique du propane
Données de combustion
Le butane et le propane ont un pouvoir calorifique élevé et constant.
- Le butane offre un pouvoir calorifique inférieur (PCI) de 12,66 kWh par kg pour un pouvoir calorifique supérieur (PCS) de 13,7 kWh par kg
- Le propane offre un PCI de 12,78 kWh par kg et un PCS de 13,8 kWh par kg.
Température d'ébullition et tension de vapeur
Le butane et le propane deviennent liquides sous faible pression :
- Butane : 1,7 bara (bara : bar absolu)
- Propane : 7 bara
Leur température d’ébullition est la suivante :
- Butane : 0°C
- Propane : – 44°C
- GPL carburant : – 25°C
Lorsque la température est supérieure à ces valeurs, chaque ouverture du robinet donne lieu à :
- une ébullition du liquide
- la formation de vapeur, donc de gaz (« ciel gazeux »)
Ce gaz se régénère au fur et à mesure des soutirages au robinet.
Ce sont les calories contenues dans l’air ambiant qui provoquent et entretiennent cette vaporisation naturelle.
À l’inverse, si la température ambiante descend sous la température d’ébullition, le soutirage n’est plus possible en phase gazeuse.
Un phénomène de givrage de l’emballage est parfois observable.
C’est l’une des raisons pour lesquelles :
- les bouteilles de butane sont stockées et utilisées à l’intérieur (dans un lieu ventilé)
- les bouteilles et réservoirs de propane sont impérativement stockées et utilisées à l’extérieur
Données de sécurité
des produits
La combustion du butane et du propane n’est possible que si le pourcentage de gaz dans l’air se situe entre 2 et 10 %.
À titre de comparaison, ce pourcentage est le suivant :
- Hydrogène : entre 4 et 75 %
- Acétylène : entre 2,5 et 80 %
- Gaz naturel : entre 5 et 15 %
La comparaison avec ces autres gaz fait apparaître une plage très restreinte pour les gaz butane et propane, ce qui représente un avantage sur le plan de la sécurité.
Les données de sécurité concernant le butane, le propane et le GPL carburant sont inscrites dans des fiches de données sécurité*.
Dans ces dernières, vous trouverez des informations sur :
- les caractéristiques et propriétés des produits,
- les précautions à prendre pour leur utilisation, leur transport et leur manipulation,
- les mesures à prendre en cas de dispersion ou d’incendie.
(*) Ces fiches de données de sécurité sont disponibles chez les distributeurs ou sur ce site, dans l’espace « Documentation ». Elles sont réservées aux distributeurs et aux adhérents de France Gaz Liquides.
Émissions de CO2
Le CO2 est le principal gaz à effet de serre responsable du réchauffement climatique.
Toute énergie émet du CO2 aux différentes phases de son cycle de vie, de l’extraction des ressources à la combustion. C’est la raison pour laquelle il importe de prendre en compte toutes les émissions de CO2 dégagées par les énergies et de raisonner sur l’ensemble de leur cycle de vie.
Les énergies fossiles produisent l’essentiel de leur contenu en CO2 lors de leur utilisation mais très peu lors des phases amont.
Le contenu en CO2 de l’électricité varie quant à lui selon la saison d’utilisation et le moment de la journée. On distingue donc les contenus CO2 par usage. En 2012, l’ADEME a réactualisé le contenu en CO2 de l’électricité pour l’usage chauffage à 210 gCO2 /kWh sur le parc existant (approche saisonnière). Elle estime de 500 à 600 gCO2/kWh le contenu en CO2 de l’électricité évalué grâce à une méthode dite « marginale ».
Le contenu en CO2 des gaz butane et propane (GPL) est de 272 g CO2/kWh : il est 3 fois moins élevé que lors de la production d’électricité obtenue par des groupes au fioul ou TAC (Turbine A Combustion). Le contenu en CO2 du biopropane est de 60g CO2/kWh.
Émissions de CO2 des énergies en ACV
de l’extraction à la combustion (CO2 eq/kWh)
La base Carbone® de l’ADEME recense le bilan en Analyse du Cycle de Vie (ACV) des émissions de GES de chaque énergie.
Elle s’inscrit à l’heure actuelle comme la référence en termes de valeurs d’émissions de GES et conduit aux valeurs suivantes :
