Pétrole et gaz naturels

Le cours

1. Introduction : Le pétrole en Côte d'Ivoire\n\nLa Côte d'Ivoire est devenue un pays producteur de pétrole avec des gisements offshores dans la Baie de Sassandra (champs Espoir, Baobab, Lion). La production actuelle est d'environ 50 000 barils/jour. Le pétrole brut ivoirien est de type léger (densité API ~35°), relativement peu sulfuré, ce qui le rend intéressant pour le raffinage.\n\n## 2. Origine et composition du pétrole brut\n\nOrigine : Transformation thermique et bactérienne de matière organique (plancton, algues) accumulée dans des bassins sédimentaires pendant des millions d'années.\nComposition : Mélange complexe de plusieurs centaines d'hydrocarbures :\n- Paraffines (alcanes linéaires et ramifiés) : 15-60%\n- Naphtènes (alcanes cycliques) : 30-60%\n- Composés aromatiques : 3-30%\n- Composés hétéroatomiques (S, N, O, métaux) : <10%\n\nDescription du schéma 1: Formation du pétrole\nDiagramme montrant : 1) Dépôt de matière organique en milieu marin, 2) Enfouissement sous les sédiments, 3) Transformation par augmentation de température et pression, 4) Migration vers les roches-réservoirs, 5) Piégeage dans une structure géologique. Indiquer les conditions : 60-120°C, pression élevée, temps géologique (millions d'années).\n\n## 3. Opérations de base du raffinage\n\n### 3.1 Désalinisation et distillation atmosphérique\n\nLe pétrole brut est d'abord dessalé (élimination des sels minéraux) puis chauffé à 350-400°C dans un four avant d'être introduit dans une colonne de distillation.\n\nCoupes obtenues (par ordre de température d'ébullition décroissante) :\n- Résidus lourds (>350°C) : bitume, fioul lourd\n- Gas-oil (250-350°C) : C₁₅-C₂₅, diesel, chauffage\n- Kérosène (180-250°C) : C₁₀-C₁₅, carburant aviation\n- Naphta (40-180°C) : C₅-C₁₀, essence, pétrochimie\n- Gaz de pétrole liquéfiés (GPL) : C₃-C₄, butane, propane\n\nDescription du schéma 2: Colonne de distillation atmosphérique\nColonne verticale avec plateaux à différents niveaux. Le pétrole chauffé entre par le bas, les vapeurs montent et se condensent à différentes hauteurs selon leur température d'ébullition. Indiquer les prélèvements à chaque niveau avec les températures et les produits correspondants.\n\n### 3.2 Craquage catalytique\n\nObjectif : Convertir les fractions lourdes en produits légers plus valorisables.\nPrincipe : Rupture des molécules longues en présence de catalyseur (zéolithe) à 500-550°C.\nÉquation type : C₂₀H₄₂ \xrightarrow{craquage} C₁₀H₂₂ + C₁₀H₂₀ (alcène)\nImportance : Permet d'ajuster la production à la demande (plus d'essence, moins de fioul).\n\n### 3.3 Reformage catalytique\n\nObjectif : Améliorer l'indice d'octane des essences.\nPrincipe : Transformation des naphtènes et paraffines en aromatiques sur catalyseur platine-rhénium à 500°C.\nRéactions :\n- Désydrogénation des naphtènes : cyclohexane → benzène + 3H₂\n- Isomérisation des paraffines : n-heptane → isoheptane\n- Déhydrocyclisation : n-hexane → benzène + 4H₂\n\n### 3.4 Traitements d'épuration\n\nDésulfuration : Élimination du soufre (réduction de SO₂ dans les gaz d'échappement).\nDésazotation : Élimination des composés azotés (précurseurs de NOₓ).\nHydrotraitement : Saturation des alcènes (stabilisation).\n\n## 4. Produits dérivés et leur importance\n\n| Produit | Formule type | Utilisations principales | Importance en Côte d'Ivoire |\n|---------|--------------|-------------------------|-----------------------------|\n| GPL | C₃H₈, C₄H₁₀ | Cuisine domestique, carburant véhicules | Alternative au charbon de bois (lutte contre la déforestation) |\n| Essence | C₅-C₁₀ | Carburant automobiles | Transport routier essentiel pour l'économie |\n| Kérosène | C₁₀-C₁₅ | Aviation, éclairage rural | Connexion aux marchés internationaux |\n| Gas-oil | C₁₅-C₂₅ | Transport lourd, générateurs électriques | Approvisionnement énergétique des industries |\n| Fioul lourd | >C₂₅ | Centrales électriques, navires | Production d'électricité (centrale d'Azito) |\n| Bitume | Mélange complexe | Routes, étanchéité | Développement des infrastructures routières |\n\n## 5. Gaz naturels\n\nComposition : Principalement méthane (CH₄, 70-95%), avec de l'éthane, propane, butane, CO₂, N₂, H₂S.\nGisements ivoiriens : Foxtrot, Mahi, Panthère (avec le pétrole).\nUtilisations :\n- Production d'électricité (turbines à gaz)\n- Matière première pétrochimique (méthanol, ammoniac)\n- Carburant véhicules (GNV)\n- Cuisson domestique\n\nAvantage environnemental : Combustion plus propre que le charbon ou le fioul (moins de CO₂ par kWh, pas de SO₂ si désulfuré).\n\n## 6. Impact environnemental\n\n### 6.1 Pollution atmosphérique\n\nCombustion incomplète :\n- Monoxyde de carbone (CO) : toxique, asphyxiant\n- Hydrocarbures imbrûlés : précurseurs d'ozone troposphérique\n- Suies (carbone élémentaire) : particules fines PM₂,₅\n\nCombustion complète mais problématique :\n- Dioxyde de carbone (CO₂) : 2,3 kg CO₂/L d'essence\n- Oxydes d'azote (NOₓ) : pluies acides, smog photochimique\n- Dioxyde de soufre (SO₂) : si désulfuration insuffisante\n\n### 6.2 Pollution des eaux et des sols\n\nMarées noires : Accidentelles (rupture de pipeline, naufrage) ou opérationnelles (déballastage). Impact sur :\n- Écosystèmes marins (mortalité faune/flore)\n- Pêche artisanale (ressource alimentaire, revenus)\n- Tourisme balnéaire\n\nExemple local : Risques dans la Baie de Sassandra, zone de pêche importante et écosystème mangrove fragile.\n\n### 6.3 Émissions de gaz à effet de serre\n\nLe secteur pétrolier représente environ 15% des émissions mondiales de CO₂. En Côte d'Ivoire, la contribution est moindre mais en croissance avec le développement industriel.\n\n## 7. Perspectives et alternatives\n\n### 7.1 Amélioration des procédés\n\n- Catalyseurs plus sélectifs (moins d'énergie, moins de sous-produits)\n- Valorisation du CO₂ (capture et utilisation)\n- Biocarburants de 2ᵉ génération (à partir de déchets agricoles, non de cultures alimentaires)\n\n### 7.2 Énergies alternatives en Côte d'Ivoire\n\nPotentiel solaire : 5 kWh/m²/jour en moyenne\nHydroélectricité : Barrages de Soubré, Buyo, Taabo\nBiomasse : Déchets de cacao, palmier à huile, canne à sucre\n\nDescription du schéma 3: Bilan énergétique ivoirien\nDiagramme circulaire montrant la répartition des sources d'énergie primaire : pétrole (60%), gaz (15%), hydroélectricité (20%), biomasse traditionnelle (5%). Indiquer les objectifs de transition vers 2030 avec augmentation des renouvelables.