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Butane : production, formule et usages dans l'industrie et par les particuliers

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Les propriétés physiques du butane permettent de multiples utilisations à l'industrie.

Le butane fait partie des gaz de pétrole liquéfiés, qui sont des produits dérivés du raffinage du pétrole brut ou du traitement du gaz naturel. La liquéfaction du gaz butane permet de réduire son volume et de le transporter facilement, notamment en bouteilles de butane. Il est également conséquemment utilisé par les professionnels et l'industrie.

Les usages du butane : combustible, carburant et chimie

Usages ponctuels permis par la bouteille de butane

Dessin bouteille de gaz butane rouge

Le butane est essentiellement vendu en bouteilles, utilisé comme combustible d'appoint pour des usages résidentiels (gazinière, barbecue, chauffage) mais aussi parfois par des professionnels, de la restauration pour la plupart. Les bouteilles de butane sont également populaires comme matériel de cuisson voire de chauffe-eau pour le camping.

Utilisé en intérieur car il est sensible au gel - alors que le propane résiste jusqu'à -44°C, il peut tout à fait servir pour des usages extérieurs. Il faut néanmoins s'assurer que la bouteille ne soit pas utilisée dans un endroit où il peut y avoir des températures négatives, sinon quoi le gaz ne sort pas de sa bouteille.

Le butane comme carburant

Mélangé au propane et à d'autres hydrocarbures, le butane constitue l'un des éléments du gaz de pétrole liquéfié (GPL), utilisé comme carburant pour véhicules. Si ce carburant est encore peu courant en France par rapport à certaines de ses voisins Européens, cela pourrait évoluer dans le cadre de la transition énergétique. En effet, étant moins polluant que l'essence, la taxation différenciée devrait le rendre de plus en plus compétitif. Il faudra en parallèle renforcer le maillage des stations GPL sur le territoire.

Le butane dans la pétrochimie

La pétrochimie est le principal utilisateur de butane en tant que matière première. Le butane trouve ainsi des usages industriels pour la synthèse de l'éthylène, du propylène, du butadiène, de l'anhydride maléique, d'acide acétique et de chlorobutane.

Les autres applications du butane : Briquets, sprays et réfrigérateurs

Dessin bouteille de gaz butane rouge
Le butane utilisé pour les réfrigérateurs et congélateurs

Le butane est également utilisé comme combustible dans les briquets, ou encore comme propulseur dans les sprays aérosols comme les déodorants. Enfin, des formes très pures du butane peuvent être utilisées comme gaz réfrigérant. Leurs propriétés induisant une absence d'impact sur la couche d'ozone leur a permis de s'imposer dans les réfrigérateurs et congélateurs.

Il remplace notamment le gaz fréon, dont l'utilisation comme réfrigérant est passée de quasi systématique à anecdotique depuis que les scientifiques ont tiré la sonnette d'alarme. Ses composants, au contact des rayons UV du soleil, se dissocient en éléments plus simples comme le chlore et le fluor. Or ces gaz à effet de serre sont connus pour attaquer la couche d'ozone et participer au réchauffement climatique.

Propriétés physiques du butane

La masse volumique du butane

Le butane n'est pas soluble dans l'eau, mais il l'est dans l'alcool et l'éther. Le point d'ébullition du butane est à 0°C, la masse volumique du butane liquide est de 585 kilogrammes par mètre cube à 15°C, et la masse volumique du butane gazeux est de 2,50 kilogrammes par mètre cube à 15°C. A 15°C et 1 bar de pression, un litre de butane liquide peut libérer 239 litres de gaz. Cette caractéristique physique permet un stockage efficace à moindre coût. Le butane est un gaz hautement inflammable en présence d'oxygène. La température maximum possiblement obtenue par une flamme issue de la combustion du butane est de 1970°C. Le butane est incolore et inodore.

La molécule de butane

composition physique butane

La formule du butane est le C4H10 et fait partie de la famille des alcanes. Composés de carbone et d'hydrogène, le butane fait donc partie de la catégorie des hydrocarbures. Il se distingue du propane (C3H8) par une composition moléculaire légèrement différente. Toutefois, comme le propane, le butane a pour caractéristique d'être gazeux à pression atmosphérique et à température ambiante, mais de se liquéfier à une pression relativement faible. Le butane peut prendre la forme de deux isomères: le n-butane (ou butane) et le 2-méthylpropane (ou isobutane).

Le butane brûle en présence d'oxygène pour former de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone. Lorsque la combustion est incomplète en raison d'une présence insuffisante d'oxygène, la combustion du butane créé également du carbone ou du monoxyde de carbone.

La production de butane

Il y a plusieurs moyens d'obtenir du butane.

Le butane issu des champs gaziers

stackage de butane

La production mondiale de butane provient à 60% des opérations de traitement du gaz naturel. Le butane ne représente pourtant qu'une faible partie du gaz piégé dans les gisements, puisque les réserves naturelles sont composées à 90% de méthane (CH4), à 5% de propane et à 5% d'autres gaz dont le butane. L'exploitation et l'extraction du gaz naturel emploient des méthodes très proches de celles du pétrole. La majeure partie des champs de gaz naturel, et donc de butane, a d'ailleurs été découverte à la suite de prospections sur l'or noir.

Le butane issu du raffinage des hydrocarbures

Pour répondre à la demande des consommateurs en hydrocarbures spécifiques, il est nécessaire de raffiner le pétrole brut. Ainsi 40% de l'offre mondiale de GPL est issue des raffineries. Le raffinage se décompose en 3 étapes :

raffinerie butane

  1. la distillation : séparation des molécules lourdes et légères, à la suite d'une évaporation du pétrole ;
  2. la phase d'amélioration : les normes de l'UE imposent en effet de se débarrasser des molécules extrêmement polluantes issues de la séparation des molécules lourdes et légères, comme le souffre ;
  3. l'augmentation de l'indice d'octane afin d'améliorer la résistance à l'auto-inflammation.

Le transport de butane

Lors de la liquéfaction du gaz naturel, le gaz naturel est fractionné pour séparer le butane des autres gaz comme le propane ou l'éthane. Plus précisément, le gaz naturel extrait d'un gisement est acheminé par gazoducs jusqu'à une usine de traitement où il est déshydraté par la technique des points de rosée : abaissement température au maximum, tout en empêchant la formation de l'eau par saturation. Les hydrocarbures C2 à C4, dont fait partie le butane (C4H10), sont alors extraits sous le nom de Gaz de Pétrole Liquéfié. Le système d'embouteillage permet alors de stocker ce butane sous forme liquide. Les bouteilles sont ensuite stockées près des lieux de consommation pour approvisionner les grossistes qui les vendront directement aux consommateurs de butane. Comme n'importe quel GPL, ce dernier ne nécessite pas de canalisations.

Risques du butane sur la santé

L'inhalation du butane peut avoir des conséquences mortelles sur l'homme. En effet, dans une pièce le butane chasse l'oxygène de l'air ambiant, allant jusqu'à cause des asphyxies ou de la fibrillation ventriculaire.

Le risque peut également venir de la combustion du butane qui dégage des substances nocives comme le dioxyde de nitrogène.

Les différents fournisseurs de butane en France

Selon le Comité Français du Butane et du Propane, ces cinq propaniers principaux concentrent 90% des parts de marché de la distribution de GPL en France :

Principaux fournisseurs de gaz butane en bouteilles en France en 2018
Fournisseur Nom de la maison mère Zone desservie
Antargaz
Antargaz
UGI (USA) France entière
Butagaz
Butagaz
Shell (UK - Pays-Bas) France entière
Primagaz
Primagaz
SHV Gas (Pays-Bas) France entière
Finagaz
Finagaz
UGI (USA) France entière
Sogasud
Sogasud
UGI (Etats-Unis) Sud-Ouest de la France
Vitogaz
Vitogaz
Rubis (France) Une partie du territoire
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